Микроконтроллеры общего назначения для встраиваемых приложений производства ATMEL Corporation

 

• независимое функционирование от режима работы процессорного  ядра микроконтроллера (т.е. они могут  быть как считаны, так и загружены  новым значением в любое время);

 

• возможность работы или от внешнего источника опорной частоты, или в качестве счетчика внешних событий. Верхний частотный порог определен в этом случае как половина основной тактовой частоты микроконтроллера. Выбор перепада внешнего источника (фронт или срез) программируется пользователем;

 

• наличие различных векторов прерываний для событий "переполнение содержимого", "захват", "сравнение".

 

   Сторожевой  таймер у AVR имеет свой собственный RC-генератор с частотой 1 МГц, которая  является приближенной и зависит  от величины напряжения питания микроконтроллера и от температуры. Сторожевой таймер снабжен отдельным программируемым предделителем входной частоты, что позволяет подстраивать временной интервал переполнения таймера и сброса микроконтроллера. Данный таймер можно программно отключать во время работы микросхемы, как в активном режиме, так и в любом из режимов пониженного энергопотребления. В последнем случае это приводит к значительному снижению потребляемого тока.  

   Система реального времени (RTC) реализована  во всех микроконтроллерах "mega" и  в двух кристаллах "classic" - AT90(L)S8535. Таймер/счетчик RTC имеет отдельный предделитель, который может быть программным способом подключен или к источнику основной тактовой частоты, или к дополнительному асинхронному источнику опорной частоты (кварцевый резонатор или внешний синхросигнал). Для этой цели зарезервированы два вывода микросхемы. Внутренний осциллятор, нагруженный на счетный вход таймера/счетчика RTC, оптимизирован для работы с внешним "часовым" кварцевым резонатором 32,768 кГц.  

   Порты ввода/вывода AVR имеют число независимых линий "Вход/Выход" от 3 до 53. Выходные драйверы обеспечивают токовую нагрузочную способность 20 мА на линию порта (втекающий ток) при максимальном значении 40 мА, что позволяет непосредственно подключать к микроконтроллеру светодиоды и биполярные транзисторы. Архитектура построения портов ввода/вывода AVR с тремя битами контроля/управления (вместо двух, как это сделано у большинства 8-разрядных микроконтроллеров) позволяет разработчику полностью контролировать процесс ввода/вывода, устраняет необходимость иметь копию содержимого порта в памяти для безопасности и повышает скорость работы микроконтроллера при работе с внешними устройствами. Особую значимость приобретает данная возможность AVR при реализации систем, работающих в условиях внешних электрических помех.  

   Аналоговый  компаратор входит в состав большинства AVR. Он имеет отдельный вектор прерывания в общей системе прерываний микроконтроллера. Тип перепада, вызывающий запрос на прерывание при срабатывании компаратора, может быть запрограммирован как фронт, срез или переключение. Важной аппаратной особенностью является то, что логический выход компаратора может быть программным образом подключен ко входу одного из 16-разрядных таймеров/счетчиков, работающего в режиме захвата. Это дает возможность измерять длительности аналоговых сигналов, а также реализовывать АЦП двухтактного интегрирования.  

   Аналого-цифровой преобразователь построен по схеме  АЦП последовательных приближений  с устройством выборки/хранения. Число независимых каналов преобразования определяется типом микроконтроллера, разрядность АЦП составляет 10 бит. Время преобразования выбирается программно с помощью установки коэффициента делителя частоты, входящего в состав блока АЦП. Важной особенностью аналого-цифрового преобразователя является функция подавления шума при преобразовании, когда на точность не оказывают влияние помехи, возникающие при работе процессорного ядра.  

   AVR - микроконтроллеры  могут быть переведены программным  путем в один из шести режимов  пониженного энергопотребления. Для разных семейств AVR и разных микроконтроллеров в пределах каждого семейства изменяются количество и реализованное сочетание доступных режимов пониженного энергопотребления.  

   Система команд AVR весьма развита и насчитывает  до 133 различных инструкций. Почти все команды имеют фиксированную длину в одно слово (16 бит), что позволяет в большинстве случаев объединять в одной команде и код операции, и операнд(ы). В последних версиях кристаллов "mega" AVR реализована функция аппаратного умножения. По разнообразию и количеству инструкций AVR больше похожи на CISC, чем на RISC процессоры. Например, у PIC-контроллеров система команд насчитывает до 75 различных инструкций, а у MCS-51 она составляет 111.  

   AVR функционируют  в широком диапазоне питающих напряжений от 1,8 до 6,0 Вольт. Температурные диапазоны работы - коммерческий и индустриальный.  

   Корпорация Atmel планирует дальнейшее развитие AVR. Исключение составляет лишь функционально  сбалансированное семейство "classic". В семействе "tiny" появился интересный микроконтроллер - ATtiny26, имеющий в своем составе блок SRAM емкостью 128 байт и модуль USI (Universal Serial Interface). Модуль USI может быть программным образом сконфигурирован для работы в качестве коммуникационных интерфейсов SPI (Master/Slave) или I2C (Master/Slave). Дополнительно USI может быть запрограммирован как полудуплексный UART или 4/12 разрядный счетчик. Но наиболее прогрессивные решения реализованы у "mega" AVR, где анонсирован и начат серийный выпуск целого ряда кристаллов по технологии 0,35 мкм. Объем Flash-памяти программ с функциями ISP и SPM у новых "mega" будет варьироваться от 8 до 128 килобайт, а выпускаться они будут в корпусах MLF, DIP и TQFP с количеством выводов от 32 до 64. Все новые микроконтроллеры семейства "mega" будут иметь JTAG - интерфейс (за исключением mega8), аппаратный умножитель, схему защиты от сбоев, последовательный интерфейс I2C, АЦП (за исключением ATmega162) и ряд других аппаратных особенностей. Помимо этого, вдвое будет повышена скорость работы всех периферийных узлов, улучшена работа схемы тактирования и упрощен доступ к внешней памяти данных.  

   В качестве примера рассмотрим 8-разрядный микроконтроллер AT90PWM1 с внутрисистемно-программируемой Flash памятью размером 8 кбайт.  

   Основные параметры

   Ядро: AVR

   MIPS: 16

   F,МГц: от 0 до 16

   Память: Flash,кБ 8

   Память: RAM,кБ 0.5

   Память: EEPROM,кБ 0.5

   I/O (макс.),шт.  19

   Таймеры: 8-бит,шт 1

   Таймеры: 16-бит,шт 1

   Таймеры: Каналов ШИМ,шт 6

   Таймеры: RTC Да

   Интерфейсы: SPI,шт 1

   Аналоговые входы: Разрядов АЦП,бит 10

   Аналоговые  входы: Каналов АЦП,шт 8

   Аналоговые входы: Быстродействие АЦП,kSPS 120

   Аналоговые  входы: Аналоговый компаратор,шт 3

   VCC,В: от 2.7 до 5.5

   ICC,мА: 16

   TA,°C: от -40 до 105

   Корпус: SOIC-24 

   Ниже  приведена блок-схема микроконтроллера AT90PWM1: 

   

   Рис. 2. Блок-схема микроконтроллера AT90PWM1  

   Программные и аппаратные средства поддержки  для AVR всегда разрабатывались и  разрабатываются параллельно с  самими кристаллами и включают в  себя компиляторы, внутрисхемные эмуляторы, отладчики, программаторы и простейшие отладочные платы - конструкторы практически на любой вкус. Активно идет процесс сотрудничества со сторонними фирмами, выпускающими программные средства проектирования и отладки, операционные системы, разнообразные отладочные комплексы и внутрисхемные эмуляторы для AVR.

 

    Заключение 

   Фирма Atmel Corp. является одним из ведущих  производителей микроконтроллеров  как на мировом, так и на российском рынке. Все линии многоцелевых микроконтроллеров общего назначения активно развиваются корпорацией, постоянно появляются новые кристаллы, обновляются версии уже существующих микросхем, совершенствуется и расширяется программное обеспечение поддержки. 

   Atmel – одна из немногих прогрессивных компаний, способных к объединению различных типов микроэлектронных ячеек на площади единого кремниевого кристалла. Кремниевые пластины изготавливаются по самым современным технологиям, включая BiCMOS, CMOS и SiGe, при этом энергонезависимая память большого объема, логические элементы и аналоговые электронные ячейки комбинируются интегральным способом в одну микросхему.

 

    Список использованной литературы 

   1. Игорь Кривченко: Журнал "Электронные Компоненты" N5 2002г

   2. http://ru.wikipedia.org/wiki/Atmel

   3. http://www.atmel.ru/Articles/Atmel18.htm

   4. http://catalog.gaw.ru/