Mikrokontroléry I. Mikrokontroléry od Atmel (Attiny, Atmega, AVR)

Mikrokontroléry I. Mikrokontroléry od
Atmel (Attiny, Atmega, AVR)
●
Mikrokontroléry ATMEL
●
Vývojové prostředí AVR Studio
●
Vývojové prostředí Win. AVR
●
Vývojové prostředí BASCOM AVR
●
Universalne vývojové prostředí VMLAB
V. Kushpil (ÚJF AVCR)
Mikrokontroléry ATMEL (AVR,ARM)
AVR je označení pro rodinu 8-bitových RISC mikroprocesorů korporace
Atmel. Za celým zrodem AVR stojí dva studenti z Norského technického
institutu se jmény Alf-Egil Bogen a Vegard Wollan. Na trhu se pak tyto
mikroprocesory začali objevovat od roku 1997. Zkratka AVR vznikla
podle jmen autorů Alf Vegard RISC ale oficialne znamená
Advanced Virtual RISC.
ARM je označení pro architekturu rodiny 32-bitových RISC
.
mikroprocesorů.
(architektura známa jako Advanced RISC Machine dřív jako Acorn RISC
Machine je to ARM Limited technologie od HEADQUARTERED Co.
Kompanie byla založena v Anglie v roce 1990).
V. Kushpil (ÚJF AVCR)
Mikrokontroléry ATMEL (RISK ?)
RISC označuje jednu kategorii architektur procesorů.
(Reduced Instruction Set Computer)
Hlavní vlastností RISCových procesorů:
- redukovaná sada instrukcí obsahuje hlavně jednoduché instrukce
- délka provádění jedné instrukce je vždy jeden cyklus
- délka (počet bitů) všech instrukcí je stejná
- mikroinstrukce jsou hardwarově implementovány na procesoru
.
- využívá se zde techniky řetězení instrukcí
(instruction pipeline)
V dnešní době je prakticky každý moderní procesor založen na
architektuře RISC.
Mezi nejznámější výrobce procesorů RISC patří IBM (např. řada
PowerPC), Intel (většina jeho procesorů je ale řazena mezi CISC, nebo
označována jako tzv. „post-RISC“) a Sun Microsystems (např. řada
Sparc).
V. Kushpil (ÚJF AVCR)
Mikrokontroléry ATMEL (AVR)
.
X=1-128KB
Y=64B – 8KB
Z=64B – 4KB
N=6 - 86
Základní architektura mikroprocesorů AVR
V. Kushpil (ÚJF AVCR)
Mikrokontroléry ATMEL (AVR) 1
Struktura mikrokontroléru AVR je navržena tak, aby co nejvíce vyhovovala
překladačům vyšších programovacích jazyků, zejména široce používaného
jazyka C. Takto optimalizované jádro s harvardskou architekturou nese
hlavní charakteristiky mikroprocesorů s redukovanou instrukční sadou
(RISC).
Rodinu mikrokontrolérů AVR je možno rozdělit celkem na tři podskupiny:
Parametr
Classic AVR
Mega AVR
Tiny AVR
Paměť programová FLASH
1-8KB
4-256KB
1-8KB
Paměť datová SRAM
128-512B
512B-8KB
64-512B
Paměť datová EEPROM
64-512B
265B-4KB
64-512B
ADC číslo vstupu /bit
6-11/10bit
6-10/10-12bit
4-11/10bit
Číslo vstupu I/O
6-53
18-86
6-32
MIPS
Do 20
Do 20
Do 20
.
V. Kushpil (ÚJF AVCR)
Mikrokontroléry ATMEL (Classic AVR) 2
MCU
Vcc,
Volt
Fosc,MH
z
I/O
2.7\5.5
AT90S1200
AT90S2313
2.7\6.0
4
4.0\6.0
12
2.7\6.0
4
4.0\6.0
10
128
15
3
Timers
ISP
Pack.
8x10b
128
2 +
not
UART
not
8bit
+
1x8bit
+
1x16bit
not
.
not
SO24
SO32 QFN32
1x
1x8bit
DIP20
SO20
+
DIP8
SO8
128
32
32
not
128
512
UART
512
SPI
not
2x8bit
+
1x16bit
DIP40
TQFP44
PLCC44
8K
8
ADC
PSC
2K
AT90S8535
2.7\6.0
debugWire,
not
8K
4
512
15 1K
AT90S8515
2.7\6.0
SPI,
64
2K
10
512
53 8K
AT90S2323
4.0\6.0
Interface
SRAM
AT90PWM2
16
EEPROM
Flash
512
UART
512
SPI
8x10
2x8bit
+
1x16bit
DIP40
TQFP44
PLCC44
V. Kushpil (ÚJF AVCR)
Mikrokontroléry ATMEL (Mega AVR) 3
MCU
Vcc,
Volt
ATmega406
Fosc,MH
z
ATmega16
ATmega128
ATmega2560
32
2.8\5.5
4.5\5.5
16
ISP
Pack.
TWI
53
256K
86
1x8bit
10x12bit
1x16bit
1x18bit
+
256
UART
6x12bit
2x8bit
512
SPI
2x8bit
1x16bit
512
UART
.
SPI
LQFP48
DIP28
+
TQFP32
MILF32
8x10bit
2x8bit
+
1x16bit
DIP28
TQFP32
512
UART
1K
SPI
8x10bit
2x8bit
+
1x16bit
DIP28
TQFP32
MILF32
128K
8
Timers
MILF32
16K
1.8\5.5
2K
1K
23
2.8\5.5
16
ADC
I2C
8K
16
JTAG,
23
2.8\5.5
16
512
18 40K
4K
ATmega8
Interface
SRAM
1.8\4.5
20
EEPROM
Flash
4.0\25
1
ATmega48
I/O
4K
2xUART
4K
SPI
4K
2xUART
8K
JTAG
8x10bit
2x8bit
+
2x16bit
8x10bit
2x8bit
TQFP64
MILF64
+
4x16bit
TQFP100
SPI
V. Kushpil (ÚJF AVCR)
Mikrokontroléry ATMEL (Tiny AVR) 4
MCU
Vcc,
Volt
ATtiny11
Fosc,MH
z
ATtiny2313
ATtiny44
6 1K
1.8\5.5
15
ISP
Pack.
32
2K
4K
+
1x8bit
not
4x10bitt
2x8bit
PDIP8
2xPWM
not
4x10bitt
128
+
2x8bit
not
SOIC8
PDIP8
+
UART
.
SPI
SOIC8
1x8bit
SOIC8
PDIP20
1x16bit
+
SOIC20
128
UART
128
SPI, 4xPWM
8x10bitt
1x8bit
PDIP14
1x16bit
+
SOIC14
256
USI
256
4xPWM, RTC
8x10bitt
1x8bit
PDIP14
1x16bit
+
SOIC14
MILF20
1.8\5.5
32
PDIP8
MILF20
1.8\5.5
12
not
MILF32
1.8\5.5
10
Timers
not
128
2K
not
64
64
20
ATtiny84
6 1K
2.7\5.5
20
ADC
not
64
20
ATtiny24
6 1K
1.8\5.5
6
Interface
SRAM
not
20
ATtiny15
EEPROM
Flash
2.7\5.5
6
ATtiny13
I/O
8K
512
UART
256
SPI, 4xPWM
8x10bitt
1x8bit
PDIP14
1x16bit
+
SOIC14
MILF20
V. Kushpil (ÚJF AVCR)
Mikrokontroléry ATMEL (AVR32)
Základní vlastnosti:
* Výkonný, 32bitový MCU AVR 32 UC
o Kompaktní jednocyklová RISC instrukční sada vč. instrukční sady DSP
o Instrukce Read-Modify-Write
o Až 60 MHz frekvence s výkonem 1,24 DMIPS/MHz
o MPU (Memory Protection Unit)
* Multi-hierarchický systém sběrnic
o 7 periferních DMA kanálů
* Interní High-speed Flash
o 256B, 128B nebo 64kB
o Jednocyklový přístup až do 30 MHz
o Prefetch Buffer
o 10 000 cyklů zápisu, uchování dat až 10 let
o Flash Security Locks
* Interní vysokorychlostní SRAM, jednocyklový přístup
o 32kB (256kB a 128kB Flash), 16kB (64kB Flash)
V. Kushpil (ÚJF AVCR)
Mikrokontroléry ATMEL (AVR32) 2
* Systémové funkce
o Power/Clock Manager + Internal RC Clock a 1x 32KHz Oscilátor
o Dva multifunkční oscilátory a 2x PLL
o Watchdog Timer, RTC Timer
* USB
o Full Speed 2.0, On-The-Go
o USB Wake Up
* 1x tříkanálový, 16bitový Timer/Counter
* 1x 7kanálový, 16bitový PWM
* 3x USART
* 1x Master/Slave SPI
* 1x Řadič synchronního sériového protokolu
* 1x Master/Slave TWI (kompatibilní s 400kbps I2C)
* 1x 8kanálový, 10bitový ADC
* On-chip Debug System (JTAG)
* 64-pin TQFP/QFN (44 GPIO vývodů), 48-pin TQFP/QFN (28-GPIO vývodů)
* 5V Input tolerant I/O
* Zdroj 3,3V
V. Kushpil (ÚJF AVCR)
Mikrokontroléry ATMEL (AVR32) 3
V. Kushpil (ÚJF AVCR)
Mikrokontroléry ATMEL (AVR32) 4
Vývojové nástroje
- AVR 32 GNU C
- na FreeRTOS.org lze získat zdarma real-time kernel
komerční programy
- IAR(C kompilátor – Embedded Workbench)
- ExpressLogic (RTOS – ThreadX)
- Micrium (RTOS – uCOS/II).
V. Kushpil (ÚJF AVCR)
Mikrokontroléry ATMEL (AVR32) 5
V. Kushpil (ÚJF AVCR)
Mikrokontroléry ATMEL (ARM)
Rodiny procesorů
* ARM7 (ARM7TDMI) - nejstarší typ procesoru v nabídce, architektura je
typu ARMv4 a procesory se vyznačují 3úrovňovou pipeline linkou a
hardwarovou násobičkou i děličkou, výkonem .
* ARM9 / ARM9E - architektura typu ARMv5TE(J) a procesor již obsahuje:
5 úrovňovou pipeline linku, MPU (Memory Protection Unit) podporující většinu
RTOS, rozhraní AMBA AHB (AMBA Advanced High-performance Bus) pro
vzájemné rychlé propojení více procesorů, FPU s koprocesorem VFP9-S,
flexibilní velikost instrukční a datová cache, instrukční a datové rozhraní
TCM, ETM rozhraní pro trasování v reálné čase, rozšířenou násobičku
16x32bit. se 16bit. DSP instrukce v pevné řád. čárce.
V. Kushpil (ÚJF AVCR)
Mikrokontroléry ATMEL (ARM) 1
* ARM10E (ARM10xx) - architektura typu ARMv5TE(J) a navíc proti ARM9 obsahuje:
již 6úrovňovou pipeline linku, FPU s koprocesorem VFP10.
* ARM11 (ARM11xx) - architektura typu ARMv6 a procesor obsahuje: 64bit. Datovou
sběrnice mezi procesorovou integer jednotkou a instrukční i datovou cache pamětí a
kooprocesorem. Navíc 64bit. komunikace umožňuje vyzvednou najednou dvě instrukce
a uložit hodnotu dvou registrů v jednom hod. cyklu.
Pipeline linka je již 8úrovňová a samozřejmostí je MPU, průmyslové rozhraní AMBA AHB
a další bloky již obsažené v ARM9.
* Cortex
- verze A určená pro OS založené na virtuální paměti a uživatelských aplikacích,
- verze R pro real-time systémy
- verze M optimalizovaná pro výkonné mikrokontroléry a levnější aplikace.
Proti předchůdci ARM11 jsou navíc implementovány nové technologie ARM TrustZone
(dva oddělené adresové prostory), NEON (64/128bit. hybridní SIMD architektura pro
zrychlení zpracování vícekanálových audio-vizuálních signálů), AMBA 3 AXITM (pro
snadnou realizaci vícejádrových SoC), ARM IEM (Intelligent Energy Man
V. Kushpil (ÚJF AVCR)
Mikrokontroléry ATMEL (ARM) 2
V. Kushpil (ÚJF AVCR)
Vývojové prostředí AVR Studio
Integrated Development Environment
for Writing, Compiling and Debugging
Software
1 Fully Symbolic Source-level
Debugger
2 Configurable Memory Views,
Including
SRAM, EEPROM, Flash, Registers,
and I/Os
3 Unlimited Number of Break Points
4 Trace Buffer and Trigger Control
4 Online HTML Help
5 Variable Watch/Edit Window with
Drag-and-drop Function
6 Extensive Program Flow Control
Options
7 Simulator Port Activity Logging and
Pin Input Stimuli
8 File Parser Support for COFF,
UBROF6, UBROF8, and Hex Files
9 Support for C, Pascal, BASIC and
Assembly Languages
V. Kushpil (ÚJF AVCR)
Vývojové prostředí Win AVR
V. Kushpil (ÚJF AVCR)
Vývojové prostředí BASCOM AVR
V. Kushpil (ÚJF AVCR)
Vývojové prostředí VMLAB
V. Kushpil (ÚJF AVCR)
Vývojové prostředí VMLAB 1
Supported ST6 models:
ST6200, 01, 03, 08, 09, 10, 15, 20, 25.
Supported AVR models:
ATiny11, ATiny12, ATiny15, ATiny22, AT90S2343,
AT90S2323, AT90S1200,AT90S2313, AT90S4433,
AT90S4414, AT90S8515,AT90S4434, AT90S8535,
ATmega8, ATmega16, ATmega161,ATmega162,
ATmega32, ATmega64, Atmega128.
Soon also ATmega8515, ATmega8535, ATiny2313.
V. Kushpil (ÚJF AVCR)