1. Основні задачі і зміст дисципліни. Місце мікроконтролера в автоматичній (автоматизованій) системі (приклади).  Основні задачі 1)Вивчення основ алгоритмізації. 2)Освоїти основи мови програмування ASEMBLER мікроконтролерів AVR(AVRASM32) 3)Ознайомитися та навчитися використовувати середовище розробки та відладки пррогрм для МК AVRstudio 4. 4)Оволодіти основами мови прграмування С. 5)Навчитись використовувати середовище розробки Code vision AVR/ 6)Ознайомитись з основами застосування програмного симулятора Proteus VSM. Мікроконтро́лер (англ. microcontroller), або однокристальна мікроЕОМ — виконана у вигляді мікросхеми спеціалізована мікропроцесорна система, що включає мікропроцесор, блоки пам'яті для збереження коду програм і даних, порти вводу-виводу і блоки зі спеціальними функціями (лічильники, компаратори, АЦП та інші). Використовується для керування електронними пристроями. По суті, це — однокристальний комп'ютер, здатний виконувати прості завдання. Використання однієї мікросхеми значно знижує розміри, енергоспоживання і вартість пристроїв, побудованих на базі мікроконтролерів. Мікроконтролери можна зустріти в багатьох сучасних приладах, таких як телефони, пральні машини, вони відповідають за роботу двигунів і систем гальмування сучасних автомобілів, з їх допомогою створюються системи контролю і системи збору інформації. Переважна більшість процесорів, що випускаються у світі — мікроконтролери. В автоматичні:Мікроконтролер являє собою логічний автомат з високим ступенем детермінованості, який допускає небагато варіантів в його системному включенні. В автоматизовані: мікроконтролер формує сигнали керування, які подаються на блок комутації джерел. 2. Основні програмні продукти для програмування, відладки та емуляції роботи МК, програматори. Програмний продукт - набір комп'ютерних програм, процедур і, можливо, пов'язаних з ними документів і даних; Емуляція (англ. emulation) - відтворення програмними або апаратними засобами або їх комбінацією роботи інших програм або пристроїв. Слово також має загальне поняття суперництва, бажання перевершити в чомусь один одного Основні програмні продукти для програмування, відладки та емуляції роботи МК: AVR Studio. AVR Studio — інтегроване середовище розробки (IDE) для розробки 8-мі і 32-і бітові застосування AVR від компанії Atmel, що працює в операційних системах Windows Nt/2000/xp/vista/7. AVR Studio містить асемблер і симулятор, що дозволяє відстежити виконання програми. Поточна версія підтримує всі контроллери AVR і засоби розробки, що випускаються на сьогоднішній день. AVR Studio містить в собі менеджер проектів, редактор вихідної коду, інструменти віртуальної симуляції і внутрішню схемою.  Програма́тор — пристрій призначений для запису інформації у запамятовуючий пристрій. По типу програмуючих мікросхем Більшість універсальних програматорів дозволяють працювати з мікросхемами різних типів. Зустрічаються також програматори, що працюють тільки з певним типом мікросхем, наприклад тільки з мікроконтроллерами чи микросхемами памяті. В загальному можна виділити такі групи: • програматори мікросхем памяті (EPROM, EEPROM, FLASH, SRAM, FRAM та ін.) • програматори мікроконтроллерів (внутрішня память типу EPROM, FLASH) • програматори мікросхем ПЛМ (CPLD та ін.) • програматори - тестери мікросхем логіки та ін. По режимах роботи • стаціонарний, з підключенням до ПК. • автономний, без підключення до ПК. Переважна більшість програматорів, від найпростіших до складних, підтримує стаціонарний режим роботи, тобто з підключенням до ПК. В такому випадку користувач може швидко запрограмувати мікросхему, а програмне забезпечення постійно контролює роботу апаратної частини пристрою. Програматори з можливістю автономної роботи, дають можливість запрограмувати мікросхему без підключення до ПК. Файл з даними до програмування в таких випадках записується на носій інформації.

3.Загальні відомості про безкоштовні середовища розробки програм для мікропроцесорів різних типів. Розробка програмного забезпечення для PIC-мікроконтролерів Розробка програмного забезпечення є центральним моментом загального процесу проектування. Центр ваги функціональних властивостей сучасних цифрових систем знаходиться саме в програмних засобах.Основним інструментом для професійної розробки програм є асемблер, що припускає деталізацію на рівні команд МК. Тільки асемблер дозволяє максимально використовувати ресурси кристала. Для мікроконтролерів PIC випущена велика кількість різних засобів розробки. У даному розділі мова йтиме про засоби, наданих фірмою Microchip, які дуже ефективні і широко використовуються на практиці. Асемблер — мова низького рівня, що широко застосовується і досі.За допомогою мов низького рівня створюються ефективні і компактні програми, оскільки розробник отримує доступ до всіх можливостей процесора.Асемблер переводить початкову програму, написану на автокоді, в переміщувану програму на мові машинній. Оскільки асемблер здійснює трансляцію на мову завантажувача, при завантаженні програми необхідне налаштування умовних адрес, тобто адрес, значення яких залежать від розташування даної програми в пам'яті ЦВМ і від її зв'язків з іншими незалежно трансльованими програмами.У простому випадку асемблер переводить одне речення початкової програми в один об'єкт Класифікація мов програмування  Рівень абстракції  Мови програмування високого рівня оперують сутностями ближчими людині, такими як об'єкти, змінні, функції. Мови програмування нижчого рівня оперують сутностями ближчими машині: байти, адреси, інструкції. Текст програми на мові високого рівня зазвичай набагато коротший ніж текст такої самої програми на мові низького рівня, проте програма має більший розмір. Область застосування Універсальні та спеціалізовані. Спеціалізовані мови теж бувають Тьюрінг-повні, та все ж їх область застосування обмежена, як наприклад у мови shell. 4.Поняття алгоритму. Властивості алгоритму. Алгор́итм (латинізов. Algorithmi, від імені перського математика IX ст. аль-Хорезмі) — послідовність, система, набір систематизованих правил виконання обчислювального процесу, що обов'язково приводить до розв'язання певного класу задач після скінченного числа операцій. При написанні комп'ютерних програм алгоритм описує логічну послідовність операцій. Для візуального зображення алгоритмів часто використовують блок-схеми. Кожен алгоритм передбачає існування початкових (вхідних) даних та в результаті роботи призводить до отримання певного результату. Робота кожного алгоритму відбувається шляхом виконання послідовності деяких елементарних дій. Ці дії називають кроками, а процес їхнього виконання називають алгоритмічним процесом. В такий спосіб відзначають властивість дискретності алгоритму. Важливою властивістю алгоритмів є масовість, або можливість застосування до різних вхідних даних. Тобто, кожен алгоритм покликаний розв'язувати клас однотипних задач. Необхідною умовою, яка задовольняє алгоритм, є детермінованість, або визначеність. Це означає, що виконання команд алгоритму відбувається у єдиний спосіб та призводить до однакового результату для однакових вхідних даних. Вхідні дані алгоритму можуть бути обмежені набором припустимих вхідних даних. Застосування алгоритму до неприпустимих вхідних даних може призводити до того, що алгоритм ніколи не зупиниться, або потрапить в тупиковий стан (зависання) з якого не зможе продовжити виконання. Алгоритми мають ряд важливих властивостей Скінченність :алгоритм має завжди завершуватись після виконання скінченної кількості кроків. Процедуру, яка має решту характеристик алгоритму, без, можливо, скінченності, називають методом обчислень. Дискретність: процес, що визначається алгоритмом, можна розчленувати (розділити) на окремі елементарні етапи (кроки), кожен з яких називається кроком алгоритмічного процесу чи алгоритму.[31] Визначеність: кожен крок алгоритму має бути точно визначений. Дії, які необхідно здійснити, повинні бути чітко та недвозначно визначені для кожного можливого випадку.

5. Способи представлення алгоритмів Блок-схема алгоритму визначення дієвідміни в дієслові. В процесі розробки алгоритму можуть використовуватись різні способи його опису, які відрізняються за простотою, наочністю, компактністю, мірою формалізації, орієнтації на машинну реалізацію тощо[31]. Форми запису алгоритму: словесна або вербальна (мовна, формульно-словесна);псевдокод (формальні алгоритмічні мови);схемна:структурограми (схеми Нассі-Шнайдермана);графічна (блок-схема, виконується за вимогами стандарту).

6 Основні структури алгоритмів.

Базові структури алгоритму — це структури, за допомогою яких створюється алгоритм для розв’язання певної задачі. Існують три основні (базові) алгоритмічні структури, або три основні типи алгоритмів: лінійний, розгалужений та циклічний. Лінійний алгоритм (послідовне виконання, структура слідування) — це алгоритм, який забезпечує отримання результату шляхом одноразового виконання послідовності дій, незалежно від вхідних даних і проміжних результатів. Дії в таких алгоритмах виконуються послідовно, одна за однією, тобто лінійно. Розгалужений алгоритм (умова, структура вибору) — у класичному варіанті ця структура розглядається як вибір дій у разі виконання або невиконання заданої умови. Галуження бувають повними і неповними. Повне галуження — це галуження, в якому певні дії визначені й у разі виконання, і в разі невиконання умови. Неповне галуження — це розгалуження, в якому дії визначені тільки у разі виконання (або у разі невиконання) умови. Циклічний алгоритм (цикл, структура повторення) — це алгоритм, у якому передбачено повторення деякої серії команд. За допомогою цієї структури описуються однотипні дії, що повторюються декілька разів. Такі алгоритми забезпечують виконання довгої послідовності дій, записаних порівняно короткою послідовністю команд. Саме використання циклів дозволяє у повній мірі реалізувати швидкодію комп’ютерів. Основна особливість базових алгоритмічних структур — це їх повнота, тобто цих структур достатньо для створення найскладнішого алгоритму.

9. Огляд мікроконтролерів avr.

Atmel AVR являє собою сімейство універсальних 8-розрядних мікрокон ¬ троллеров на основі загального ядра з різними вбудованими периферійними вуст ¬ ройствамі. Можливості МК AVR дозволяють вирішити безліч типових завдань, що виникають перед розробниками радіоелектронної апаратури. Особливості мікроконтролерів Atmel AVR. Продуктивність порядку 1 MIPS / МГц. MIPS (Millions of Instructions Per Second, мільйон команд в секунду) - одна з найстаріших і багато в чому фор ¬ мальна характеристика продуктивності процесорів, т. к. набори команд для різних процесорів розрізняються, і, відповідно, одне і те ж число інструкцій на різних системах дасть різну корисну роботу. Тим не менше для простих 8-розрядних обчислювальних систем, що не містять команд, опе ¬ рірующіх з великими числами, числами з плаваючою точкою і масивами даних, це непоганий показник для порівняння їх продуктивності. Обчислюва ¬ неністю ядро ​​AVR на ряді завдань по продуктивності перевершує 16-раз-рядний процесор 80286. Удосконалена RISC-архітектура. Концепція RISC (Reduced Instruction Set Computing, обчислення зі скороченим набором команд) предпо ¬ лага наявність набору команд, що складається з мінімуму компактних і швидко виконуються інструкцій; при цьому такі більш громіздкі операції, як обчислення з плаваючою точкою або арифметичні дії з многоразряд-ними числами , передбачається реалізувати на рівні підпрограм. Концепція RISC спрощує пристрій ядра (в типовому ядрі AVR міститься лише 32 тис. транзисторів, на відміну від десятків мільйонів в процесорах для ПК) і прискореного ¬ ряется його роботу: типова інструкція виконується за один такт (крім команд розгалуження програми, звернення до пам'яті і деяких інших, що оперують з даними великої довжини). У AVR мається найпростіший двоступінчастий кон ¬ Вейєр, коли команда виконується в одному такті з вибіркою наступної. На відміну від lntel-архітектур, в "класичному" AVR немає апаратного множення ¬ ня / ділення, проте в підродині Mega присутні операції множення. Роздільні шини пам'яті команд і даних. AVR (як і більшість інших мікроко1Гтроллеров) має т. н. гарвардську архітектуру, де області пам'яті програм і даних розділені (на відміну від класичної архітектури фон Неймана в звичайних комп'ютерах, де пам'ять загальна). Роздільні шини для цих областей пам'яті значно прискорюють виконання програми: дані та команди можуть вибиратися одночасно. 32 регістра загального призначення (РОІ). Липі! була першою компанією, далеко відійшла від класичної моделі обчислювального ядра, в якій виконан ¬ ня команд передбачає обмін даними між АЛУ і запам'ятовуючими осередками в загальній пам'яті. Введення РОН в такій кількості (нагадаємо, що в архитекту ре * 86 всього чотири таких регістра, а в дг51 поняття РОН, як таке, відсутнє) у ряді випадків дозволяє взагалі відмовитися від розташування гло ¬ бальних і локальних змінних в ОЗУ і від використання стека , операції з яким ускладнюють і захаращують програму. В результаті структура ас ¬ семблерной програми наближається до програм на мовах високого рівня. Правда, це призвело до деякого ускладнення системи команд, номенклатура яких для АУ1 * більше, ніж в інших МБС-сімействах (хоча значна частина інструкцій - псевдоніми). РИЬ-намягь програм (10 000 циклів стирання / запис) з можливістю внутрішньосистемного перепрограмування і завантаження через послідовний канал прямо в готовій схемі. Про переваги такого підходу, нині став загальноприйнятим, детально розказано у введенні. Окрема область незалежної пам'яті (ЕЕР1ЮМ, 100 000 циклів стирання / запис) для зберігання даних, з можливістю запису програмним шляхом, або зовнішньої завантаження через 5Р1-інтсрфсйс. Вбудовані пристрої для обробки аналогових сигналів: аналоговий компаратор і багатоканальний 10-розрядний АЦП. Сторожовий таймер, що дозволяє здійснювати автоматичну перезавантаження контролера через певні проміжки часу (наприклад, для виходу з "сплячого" режиму).

10.Сімейства мікроконтролерів AVR. AVR — сімейство восьмибітових мікроконтролерів фірми Atmel. Мікроконтролери AVR мають гарвардську архітектуру (програма і дані знаходяться в різних адресних просторах) Основні сімейства tinyAVR  0.5–8 кБ пам'яті програм 6–32-вивідний корпус Обмежений набір внутрішніх периферійних пристроїв megaAVR  4–256 кБ пам'яті програм 28–100-вивідний корпус Розширений набір команд (Команди множення) Обширний набір внутрішніх периферійних пристроїв XMEGA  16–384 кБ пам'яті програм 44–64–100-вивідний корпус (A4, A3, A1) Підвищена продуктивність за рахунок таких особливостей, як ПДП (Прямий Доступ до Пам'яті), підтримка криптографії, "Система подій". Обширний набір внутрішніх периферійних пристроїв (ЦАП)