Федеральное агентство по образованию
Федеральное государственное образовательное учреждение СПО
«Нижегородский радиотехнический колледж»
Дисциплина «МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ»
Методические указания
по изучению дисциплины для студентов - заочников
Для специальностей: 210308 «Техническое обслуживание и ремонт радиоэлектронной техники (по отраслям)», 230103 «Автоматизированные системы обработки информации и управления (по отраслям)»
2009г.
Содержание
Введение |
3 |
1. ОМЭВМ AVR семейства Mega |
4 |
1.1. Технические характеристики микроконтроллера AVR ATmega8515 |
4 |
1.2 Условное графическое обозначение (УГО) микроконтроллера AVR ATmega8515 |
5 |
1.3. Структура микроконтроллера АTmega8515 |
6 |
1.4. Организация памяти |
9 |
1.4.1. Карта памяти |
9 |
1.4.2. Память программ (Flash – ПЗУ) |
9 |
1.4.3. Память данных |
10 |
1.4.4. Оперативная память (ОЗУ или RAM) |
15 |
1.4.5. Энергонезависимая память данных (EEPROM) |
16 |
1.5. Режимы адресации памяти данных |
16 |
1.6. Порты ввода/вывода (I/O) |
19 |
1.7. Стек. Указатель стека - Stack Pointer – SP |
21 |
1.8. Тактирование. Режимы пониженного энергопотребления |
21 |
1.8.1. Тактовый генератор |
21 |
1.8.2. Сброс. Источники сброса |
22 |
1.8.3. Режимы энергосбережения (Sleep Modes) |
24 |
1.9. Прерывания (INTERRUPTS) |
25 |
1.10. Таймеры/счетчики (TIMER/COUNTERS) |
31 |
1.10.1. Таймер/счетчик T/C0 |
31 |
1.10.2. Таймер/счетчик 1 – T/C1 |
35 |
1.11. Сторожевой таймер (Watchdog Timer) |
36 |
1.12. Универсальный синхронно-асинхронный приемопередатчик (USART) |
38 |
1.14. Последовательный периферийный интерфейс SPI |
46 |
1.14. Аналоговый компаратор |
47 |
2. Система команд |
47 |
3. Программирование МК AVR ATmega8515 |
49 |
3.1. Лабораторная работа № 1 «Изучение принципа работы программных средств разработки МПС» |
50 |
3.2. Практическая работа №1 «Изучение системы команд МК AVR ATmega8515» |
54 |
3.3. Лабораторная работа № 2 «Изучение работы с портами ввода/вывода МК AVR» |
57 |
Литература |
59 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 |
59 |
Введение
В микропроцессорной технике выделился самостоятельный класс больших интегральных микросхем – микроконтроллеров (МК)– однокристальных микро-ЭВМ (ОМЭВМ), предназначенных для интеллектуализации оборудования различного назначения.
Архитектура ОМЭВМ позволяет снизить стоимость и аппаратные затраты за счет повышения уровня интеграции БИС.
ОМЭВМ представляют собой приборы, конструктивно выполненные в виде одной БИС и включающие в себя все устройства, необходимые для реализации цифровой системы управления минимальной конфигурации:
– процессор (ЦПУ),
– запоминающие устройства данных и программ (ОЗУ, EEPROM, Flash ПЗУ),
– внутренний генератор тактовых сигналов,
– порты ввода-вывода данных для связи с внешней средой (I/O Ports, USART, SPI),
– периферийные устройства, реализующие различные протоколы обмена (Interrupts),
– таймеры (Timer/Counters, WDT),
– преобразователи (A/D Converter).
Упрощенная структурная схема ОМЭВМ приведена на рис. 1.
|
Рис. 1. Упрощенная структурная схема ОМЭВМ |
1. Омэвм avr семейства Mega
1.1. Технические характеристики микроконтроллера avr aTmega8515
– Использована AVR расширенная RISC архитектура.
– Мощный набор из 130 команд, большинство которых выполняется за один машинный цикл.
– Емкость внутрисистемно программируемой Flash памяти 8 Кбайт (4 кСлова) 1000 циклов стирания/записи.
– SPI интерфейс внутрисистемного программирования.
– Емкость встроенной EEPROM 512байт.
– Встроенная RAM емкостью 512байт.
– 32 8-разрядных регистра общего назначения.
– 64 8-разрядных регистра ввода-вывода и спецфункций.
– Программируемые последовательные USART и SPI интерфейсы
– Диапазон напряжений питания от 2,7 В до 6,0 В.
– Диапазон тактовых частот от 0 до 16(8) МГц.
– Производительность до 6 MIPS при частоте 6 МГц
– Два таймера/счетчика 8 и 16 разрядные с отдельными предделителями, режимами захвата/ сравнения, ШИМ с разрядностью 8, 9 или 10 разрядов.
– Программируемый сторожевой таймер со встроенным генератором.
– Режимы энергосбережения Idle, Power Save и Power Down.
1.2 Условное графическое обозначение (уго) микроконтроллера avr aTmega8515
На Рис. 2. представлено УГО АTmega8515.
VCC – |
Напряжение питания |
GND – |
Земля |
Port A (PA7..PA0) – |
8-разрядный двунаправленный порт I/O. К выходам порта могут быть подключены встроенные нагрузочные резисторы (отдельно к каждому разряду). Выходные буферы обеспечивают втекающий ток 20 мА. Порт A, при наличии внешней SRAM, используется в качестве мультиплексируемой шины адреса (А0-А7)/данных (D0-D7).
|
Port B (PB7. .PB0)– |
8-разрядный двунаправленный порт I/O со встроенными нагрузочными резисторами. Выходные буферы обеспечивают втекающий ток 20 мА. Порт B используется также при реализации различных специальных функций: Вывод РB0 – вход внешнего тактового сигнала и выход T/C0. РB1 – вход внешнего тактового сигнала T/C1. РB2 – положительный вход компаратора. РB4 – выбор Slave устройства на шине SPI. РB5- РB7 – входы-выходы модуля SPI.
|
Port C (PC7. .PC0)– |
8-разрядный двунаправленный порт I/O. Выходные буферы обеспечивают втекающий ток 20 мА. Порт C используется также как выходы адреса (А8-А15) при использовании внешней SRAM.
|
Port D (PD7. .PD0)– |
8-разрядный двунаправленный порт I/O со встроенными нагрузочными резисторами. Выходные буферы обеспечивают втекающий ток 20 мА. Порт D используется также при реализации различных специальных функций: Вывод РD0 – вход приемника USART. РD1 – выход передатчика USART. РD2 – вход внешнего прерывания 0. РD3 – вход внешнего прерывания 1. РD4 – вход/ выход внешнего тактового сигнала USART. РD5 – выход А T/C1. РD6 – строб записи во внешнее ОЗУ. РD7 – строб чтения внешнего ОЗУ.
|
Port E (PE2..PE0)– |
3-разрядный двунаправленный порт I/O со встроенными нагрузочными резисторами. Выходные буферы обеспечивают втекающий ток 20 мА. Порт Е используется также при реализации различных специальных функций: Вывод РЕ0 – вход захвата T/C1. РЕ1 – строб адреса внешнего ОЗУ. РЕ2 – выход В T/C1.
|
RESET – |
Вход сброса. Для выполнения сброса необходимо удерживать низкий уровень на входе в течение двух машинных циклов.
|
XTAL1 – |
Вход инвертирующего усилителя генератора и вход схемы встроенного генератора тактовой частоты.
|
XTAL2 – |
Выход инвертирующего усилителя генератора. |
|
Рис. 2. УГО АTmega8515 |
