Atmel AVR

AVR er begrepet som brukes av Atmel om referanse til kjernen i prosessoren og familien av mikrokontrollere som implementerer den.

Beskrivelse

AVR- kjernen har følgende egenskaper:

Harvard 8-biters RISC-arkitektur
32 beregnings registre delt inn i 2 undergrupper:
- registerene r0 til r15 tillater ikke arbeid med umiddelbare verdier
- og registerene r16 til r31 tillater dette.

Sett med 90 til 135 instruksjoner (avhengig av komponent).

De fleste instruksjoner (unntatt instruksjoner om hopp eller minnetilgang) kjøres i en prosessorsyklus . AVR-arkitekturen implementerer en rørledning som gjør det mulig å utføre en instruksjon per klokkesyklus. AVR-kjernen når derfor rundt 1 Mips / MHz.

AVR-kjernen er optimalisert for å kjøre kode produsert av en C-kompilator.

AVR-kjernen har 3 16-bits pekere X, Y og Z tilordnet 8-bitersregistrene r26 til r31 (X = r26 + r27, Y = r28 + r29 og Z = r30 + r31). De tre pekerne tillater forskjellige typer indeksering (indirekte, indirekte med forskyvning) med eller uten pre- eller post-inkrementering.

periferiutstyr er tilgjengelig i et adresserom plassert mellom registerene og SRAM (tilgjengelig blant annet av instruksjonene ld og st ). Imidlertid gir et sett med spesialiserte instruksjoner mer praktisk tilgang til periferiutstyr ( inn og ut instruksjoner ) med spesielt SBI (Set Bit in I / O) og CBI (Clear Bit in I / O) instruksjoner som tillater henholdsvis å sette 1 og på 0 litt i de første 32 inngangs- / utgangsregistrene. I tillegg utføres inn-, ut-, sbi- og cbi-instruksjonene i en enkelt syklus.
registerene r0 til r31 blir kartlagt til RAM-rommet (adresse 0 til 31) som gir tilgang til dem via X, Y og Z.
tilkoblingene er mange og lar alle scenarier oppnås.
instruksjonssettet er utformet på en slik måte at selv om kjernen er 8 bit, er det veldig enkelt å utføre 16, 24 eller 32 bit beregninger (etc.)
avhengig av komponentene, er en maskinvaremultiplikator (2 sykluser) installert.
de fleste AVR-komponentene er helt statiske , det vil si at det ikke er noen nedre grense for klokkefrekvensen som kreves for riktig drift.
AVR-komponenter har i gjennomsnitt omtrent femten avbrudd (avhengig av utstyr ombord) med fast prioritet.
AVR-kjernen har en 16-biters stakkpeker (for komponenter utstyrt med SRAM (95% av komponentene)).

AVR-mikrokontrollere har i samme boks en AVR-kjerne (mikroprosessor), flashminne (programplass), SRAM (datarom), EEPROM (backup datarom) og forskjellige eksterne enheter .

Hver perifer håndteres av dens tilhørende register (S) (tilgjengelig via i og ut instruksjoner ).

Her er en indikasjon på periferiutstyr som finnes i AVR-mikrocontrollerfamilien:

EEPROM-minne (det administreres som en enhet).
8 og 16 bit timere med "sammenlign match" (avbryt når en valgt verdi er nådd) og PWM- modus .
UART asynkront serielt grensesnitt (rxd, txd).
SPI synkront serielt grensesnitt (miso, mosi, sck, SS).
TWI serielt grensesnitt (kompatibel I 2 C (2 ledninger))
1- leders serielt grensesnitt (1 ledning)
inngang / utgang porter (PIO) med integrerte opptrekksmotstander
intern oscillator
separat oscillator for RTC-klokke
10-bit analog-til-digital-omformer
analog komparator

Ulike familier

AVR-mikrocontrollerfamilien består av 5 hovedgrupper:

SmåAVRer
- programminne fra 1 til 8 kB
- 8 til 32-pinners pakke
- begrenset antall enheter

MegaAVR
- programminne fra 4 til 256 kB
- 28 til 100-pinners pakke
- mer utvidet instruksjonssett (multiplikasjon, instruksjoner for utvidet minnetilgang)
- flere enheter

XMEGA
- programminne fra 16 til 384 kB
- 44 til 100-pinners pakke
- Utvidet ytelse, som DMA , håndtering av hendelser på tvers av enheter, innebygd kryptografi.

Spesielle AVR-er for spesifikke applikasjoner
- AVR-familien inkluderer MegaAVR-er med tilleggsutstyr som:
  - USB- kontroller
  - CAN- kontroller
  - LCD- kontroller
  - avansert PWM- kontroller
  - batterikontroller
  - ZigBee trådløs nettverkskontroller
- FPSLIC ( feltprogrammerbar systemnivå integrert krets) denne kretsen er en FPGA med en AVR-kjerne, hjertet kan operere opptil 50 MHz ved å utføre programmet i RAM-minne i motsetning til andre familier som kjører programmet i FLASH-minne.

Programvare- og maskinvareutvikling

Under Microsoft Windows- miljø tillater AVRstudio levert av Atmel kombinert med WinAVR (win32-versjon av avr-gcc) utvikling på C- språk gratis og uten begrensning.

En Pascal- kompilator eksisterer også for AVR-er (E-LAB Pascal-scm), den bruker en syntaks nær Turbo Pascal .

I FreeBSD- , GNU-Linux- eller MacOS X-miljøer lar avr-gcc (C-kompilator) og uisp, avrdude deg utvikle for disse mikrokontrollerne. Det er også en tilpasning av libc.

Det er også gratis produkter, men begrenset til 4Ko å utvikle i C, Pascal eller Basic. De integrerer en rekke biblioteker for å forenkle applikasjonskoding, samt komplette maskinvaremiljøer for prototyping.

Det er mange programmerere , grensesnittverktøy mellom PCen og mikrokontrolleren som tillater blinking av programminnet, på markedet (Atmel STK-200, 300, 400, 500, 600 eller andre) og mange diagrammer på nettsteder som gjør det mulig for deg å gjøre det selv.

Tre typer grensesnitt tilgjengelig, ISP for å blinke bare minner, grensesnitt, JTAG og DebugWIRE (in) (feilsøking på en ledning) som brukes til å blinke og feilsøke direkte fra AVRStudio, veldig praktisk å bære til applikasjonspunktet. ISP-grensesnittet er tilstede på alle ATMEL-mikrokontrollere, JTAG- og DebugWire-grensesnittene er avhengig av mikrokontrollerfamilien.

For å betjene en AVR-mikrokontroller er det 'nok' å koble bakken og Vcc- pinnene til potensialet 0 og 5 V (for eksempel) og å sette en opptrekksmotstand på tilbakestillingspinnen (motstand på 10 kΩ mellom tilbakestillingspinnen og vcc). Hvis komponenten ikke har en intern oscillator, eller hvis en presis frekvens er ønsket, må en ekstern oscillator (for det meste krystall ) tilsettes.

Referanser

Se også

Relaterte artikler

Ethernut , operativsystem for Atmel AVR
Arduino , med ATmega328 i Arduino UNO-versjonen
Å bygge inn en atmega8 i en FPGA introduserer noen register og AVR serie instruksjonssett.

Eksterne linker

(no) Offisielt nettsted

Bibliografi

Florian Schäffer, C-programmering av RISC AVR-mikrokontrollere , Elektor, 2009 ( ISBN 978-2-86661-169-9 )