особенно важно при разработке приложений с батарейным питанием. Микроконтроллеры обеспечивает производительность до 16 млн. оп. в секунду и поддерживают флэш-память программ различной емкости: 1… 256 кбайт. AVRархитектура оптимизирована под язык высокого уровня Си, а большинство представителей семейства megaAVR содержат 8-канальный 10-разрядный АЦП, а также совместимый с IEEE 1149.1 интерфейс JTAG или debugWIRE для встроенной отладки. Кроме того, все микроконтроллеры megaAVR с флэшпамятью емкостью 16 кбайт и более могут программироваться через интерфейс
JTAG.
Пример использования
7.1.1. Основные параметры
Гарвардская архитектура.
RISC.
Количество команд 90…130.
Число выводов 8…64.
Частота тактового генератора 10…16 МГц.
330
Большинство инструкций выполняются за 1 цикл тактового генератора ТГ.
Производительность 10…16 МIPS (Millions Instructions per Second).
Память программ типа FLASH ROM. Перепрограммируется до 1000 раз.
Память данных ОЗУ (тип EEPROM). Перепрограммируется до 100000 раз.
32 регистра общего назначения.
Есть режимы с пониженным энергопотреблением.
Отладчик AVR Studio, бесплатный.
7.1.2. Семейства
Tiny AVR – миниатюрные МК. Flash ROM 1…2 Кбайт, ОЗУ типа EEPROM 64 байт
Classic AVR. Flash ROM 2…8 Кбайт, ОЗУ типа EEPROM 64…512 байт, ОЗУ типа SRAM 128…512 байт
Mega AVR Flash ROM 2…128 Кбайт, ОЗУ типа EEPROM 64…512 байт, ОЗУ типа SRAM 2…4 Кбайт, 10 разрядный 8-и канальный АЦП, аппаратный умножитель 8*8
Микроконтроллер AT90S2313 выбран как пример для изучения основ. Это современный 8-битный КМОП МК. Он имеет производительность 1 MIPS при частоте ТГ в 1 МГц, так как почти все его команды выполняются за 1 период ТГ.
Используется расширенная RISC архитектура от ARM, 32 регистра общего назначения. Все регистры подключены к арифметико-логическому устройству АЛУ, что дает доступ к 2-м регистрам в течение 1 цикла. Его основные характеристики:
2 Кб загружаемой FLASH памяти. Может быть перепрограммирования через интерфейс SPI.
128 байт EEPROM для данных.
15 линий ввода/вывода общего назначения.
2 таймера/счетчика (один 8-разрядный, другой 16-разрядный.).
Внешние и внутренние прерывания
Встроенный последовательный порт.
Программируемый сторожевой таймер со встроенным генератором.
Последовательный порт SPI для загрузки программ.
2 выбираемых программно режима низкого энергопотребления.
331
7.1.3. Описание выводов
VCC – питание.
GND – земля.
PORT B (PB7…PB0) – 8-разрядный параллельный порт ввода/вывода. Выводы PBO, PB1 являются также положительным (A1N0) и отрицательным (A1N1) входами встроенного аналогового компаратора.
PORT D (PD6…PD0) – 7-разрядный двунаправленный параллельный порт ввода/вывода с встроенными подтягивающими резисторами. Входы воспринимают ток до 20 мА.
RESET – вход сброса для перезапуска МК.
XTAL1 и XTAL2 – вход и выход инвертирующего усилителя, используемые для построения ТГ. К ним можно подключить кварцевый резонатор, задающий частоту ТГ.
7.1.4. Обзор архитектуры
Файл регистров общего назначения РОН. 32 8-разрядных. Регистровый файл занимает адреса $00…$1F, поэтому к регистрам можно обращаться и как ячейкам памяти данных.
332
Большинство команд, использующих регистры, могут обращаться к любым РОН. Исключение составляют команды, работающих с константами: SBCI, SUBI, CPI, ANDI, ORI, LDI. Они работают только со второй половиной файла РОН –
R16…R31.
Каждому регистру присвоен и адрес в первых 32 ячейках ОЗУ. Это удобно. Пространство ввода/вывода состоит из 64 адресов $20…$5F.
АЛУ поддерживает арифметические и логические операции.
6 РОН (R26…R31) можно использовать как 3 16-разрядных указателя X,Y,Z в адресном пространстве данных. Указатель Z можно использовать для адресации таблиц в памяти программ.
7.1.5. Структура памяти
Использована Гарвардская архитектура – данные и программа в разных устройствах памяти.
333