4.5Тактовый генератор и таймеры

Поскольку данные микроконтроллеры полностью статические, минимальная допустимая частота ничем не ограничена (вплоть до пошагового режима). Максимальная рабочая частота определяется конкретным типом микроконтроллера. Верхние границы частотного диапазона, указанные в таблицах для выбранного микроконтроллера, гарантируют устойчивую работу микроконтроллеров при работе во всем температурном диапазоне.

В некоторых микроконтроллерах имеются специальные аппаратные блоки для увеличения рабочей частоты.

Тактовый генератор вырабатывает импульсы для синхронизации работы всех узлов устройства. Стандартный внутренний тактовый генератор микроконтроллера может запускаться от нескольких источников опорной частоты (ниже приведены источники тактирования в порядке возрастания генерируемых частот и стоимости):

• внешний RC генератор (тактовая частота грубо определяется выражением f = 1/(3RC) обладает низкой стабильностью выходной частоты и частоты до 1МГц, но имеет низкую стоимость (резистор и конденсатор);

• встроенный калиброванный RC генератор (формирует фиксированные тактовые частоты 1.0, 2.0, 4.0 или 8.0 МГц с калибровкой через внутренний регистр) обладает стабильностью пропорциональной качеству напряжения питания;

• внешний низкочастотный кварцевый резонатор (пример часовой кварц 32.768 кГц) применяется для формирования временных интервалов кратных 1секунде.

Сторожевой (WATCHDOG) таймер предназначен для защиты микроконтроллера от сбоев в процессе работы(в случае зависания его управляющей программы). Принцип его работы прост, после запуска текущее значение регистра сторожевого таймера инкрементируется с приходом каждого следующего тактового сигнала. И если данное значение не будет периодически сбрасываться в программе, то при переполнении данного регистра произойдет рестарт МК.

WATCHDOG-таймер снабжен своим собственным предварительным делителем входной частоты с программируемым коэффициентом деления, что позволяет подстраивать временной интервал переполнения таймера и сброса микроконтроллера. WATCHDOG-таймер может быть отключен программным образом во время работы микроконтроллера как в активном режиме, так и в любом из режимов пониженного энергопотребления. В последнем случае это приводит к значительному снижению потребляемого тока.

При написании программы в наиболее критичных точках программы(через которые программа при корректной работе обязательно должна пройти) производят сброс сторожевого таймера. Затем предварительным делителем задают время переполнения таймера, которое должно быть больше времени между двумя контрольными точками и желательно меньше времени между тремя контрольными точками. WDR не рекомендуется использовать при отладке программ, так как ошибки в работе могут остаться незамеченными.

4.6Периферийные устройства

Порты ввода/вывода имеются в любом МК. В МК AVR каждый разряд порта с помощью внутренних регистров может быть запрограммирован на ввод или на вывод следующей информации:

• регистр «DDR» используется для контроля направления передачи данных и привязки вывода к шине питания (VCC);

• регистр «PORT» используется (при работе порта на вывод данных) как регистр выходных данных и (при работе порта на ввод данных) для привязки вывода к VCC через внутренний резистор 10 кОм;

• регистр «PIN» используется для отображения логического уровня сигнала на физическом выводе микросхемы при операциях типа «чтение модификация-запись».

Также порты МК используются для выполнения некоторых альтернативных функций в периферийных устройствах.