میکروکنترلر AVR قسمت 2

-1-1معرفی میکروکنترلرهای خانواده AVR
بنا به گفته Atmel ، AVR سر نام کلمات خاصی نیست ، بطوریکه به کلمات خاصی اشاره نمی کند.سادگی، امکانات گسترده، قیمت ارزان، مصرف توان کم، زبانهای برنامه نویسی متعدد، فناوری حافظه پیشرفته با ظرفیت بالا، دستورالعمل های قوی و توانایی های دیگر میکروکنترلرهای خانواده AVR، آنها را به یکی از پر کاربردترین میکروکنترلرها تبدیل کرده است. خانواده میکروکنترلرهای AVR، شامل طیف وسیعی از تراشه های ساخت شرکت Atmel است.این میکروکنترلرها به دلیل برخورداری از مزایای بی شمار، انعطاف پذیری وهمچنین زبان های برنامه نویسی سطح بالا مورد توجه همگان و از جمله کاربران قرار گرفته اند. (مرجع کل این فصل ]1[).

میکروکنترلرهای خانواده AVR دارای امکانات بسیار گستردهای از جمله پورت های ورودی و خروجی فراوان، 32 بایت ثبات همه منظوره ، چندین تایمر و شمارنده،حافظه های داخلی، حافظه فلش قابل برنامه ریزی، وقفه های سخت افزاری، ارتباط سریال ، I2C ، SPI، JTAG و تغذیه ی7/2 تاv 5/5 و…هستند . ساده ترین معماری میکروکنترلر، متشکل از یک ریز پردازنده، حافظه و درگاه ورودی/خروجی است. ریز پردازنده نیز متشکل از واحد پردازش مرکزی و واحد کنترل است.

شکل1-1 :ترکیب پایه ها میکروکنترولر ATmega8

واحد پردازشگر مرکزی درواقع مغز یک ریز پردازنده است و محلی است که در آنجا تمام عملیات ریاضی و منطقی ، انجام می شود. واحد کنترل ، عملیات داخلی ریز پردازنده را کنترل می کند و سیگنال های کنترلی را به سایر بخشهای ریز پردازنده ارسال می کند تا دستورالعمل ها ی مورد نظر انجام شوند.
حافظه بخش خیلی مهم از یک سیستم میکروکامپیوتری است. ما می توانیم بر اساس به کارگیری حافظه، آن را به دو گروه دسته بندی کنیم: حافظه برنامه و حافظه داده . حافظه برنامه ، تمام کد برنامه را ذخیره می کند. این حافظه معمولاً از نوع حافظه فقط خواندنی می باشد. انواع دیگری از حافظه ها نظیر EPROM و حافظه های فلش EEPROM برای کاربردهایی که حجم تولید پایینی دارند و همچنین هنگام پیاده سازی برنامه به کار می روند . حافظه داده از نوع حافظه خواندن / نوشتن می‌باشد . در کاربردهای پیچیده که به حجم بالایی از حافظه RAM نیاز داریم ، امکان اضافه کردن تراشه های حافظه بیرونی به اغلب میکروکنترلرها وجود دارد.
درگاه ها ی ورودی / خروجی به سیگنال های دیجیتال بیرونی امکان می دهند که با میکروکنترلر ارتباط پیدا کنند. درگاههای ورودی / خروجی معمولاً به صورت گروههای 8 بیتی دسته بندی می شوند و به هر گروه نیز نام خاصی اطلاق می شود. به عنوان مثال ، میکروکنترلر ATmega8 دارای 3 درگاه ورودی / خروجی 8 بیتی می باشد که B ,C ,D نامیده می شوند. در میکروکنترلر ها ، جهت خطوط درگاه ورودی / خروجی قابل برنامه ریزی می باشد. معمولاً ، این گونه خطوط خروجی، به همراه مقاومت های بالا کش بیرونی به کار برده می شوند.
میکروکنترلر AVR به منظور اجرای دستورالعمل های قدرتمند در یک سیکل کلاک به اندازه کافی سریع است و می تواند برای شما آزادی عملی را که احتیاج دارید به منظور بهینه سازی توان مصرفی فراهم کند.
میکروکنترلر AVR بر مبنای معماری RISC(کاهش مجموعه ی دستورالعمل های کامپیوتر) پایه گذاری شده و مجموعه ای از دستورالعمل ها را که با 32 ثبات کار می کنند ترکیب می کند.
به کارگرفتن حافظه از نوع Flash که AVR ها به طور یکسان از آن بهره می برند از جمله مزایای آنها است.یک میکرو AVR می تواند با استفاده از یک منبع تغذیه 7/2 تا 5/5 ولتی از طریق شش پین ساده در عرض چند ثانیه برنامه ریزی شود .میکروهای AVR در هرجا که باشند با 8/1ولت تا 5/5 ولت تغذیه می شوند البته با انواع توان پایین که موجودند.
راه حل هایی که AVR پیش پای شما می گذارد، برای یافتن نیازهای شما مناسب است. با داشتن تنوعی باور نکردنی و اختیارات فراوان در کارایی محصولات AVR، آنها به عنوان محصولاتی که همیشه در رقابت ها پیروز هستند شناخته شدند. در همه محصولات AVR مجموعه ی دستورالعمل‌ها و معماری یکسان هستند بنابراین زمانی که حجم کدهای دستورالعمل شما که قرار است در میکرو دانلود شود به دلایلی افزایش یابد یعنی بیشتر از گنجایش میکرویی که شما در نظر گرفته اید شود می توانید از همان کدها استفاده کنید و در عوض آن را در یک میکروی با گنجایش بالاتر دانلود کنید.
توان مصرفی پایین آنها برای استفاده بهینه از باتری و همچنین کاربرد میکرو در وسایل سیار و سفری طراحی شده که میکروهای جدید AVR با توان مصرفی کم، از شش روش اضافی در مقدار توان مصرفی برای انجام عملیات بهره می برند .
این میکروها تا مقدار 8/1 ولت قابل تغذیه هستند که این امر باعث طولانی تر شدن عمر باتری می شود.
در میکروهای با توان پایین ، عملیات شبیه حالت Standby است ، یعنی میکرو می تواند تمام اعمال داخلی و جنبی را متوقف کند و کریستال خارجی را به همان وضعیت شش کلاک در هر چرخه رها کند.

? تقسیم بندی میکرو کنترلرهای AVR
در حالت کلی ، میکرو کنترلرهای خانواده AVR را به چند دسته اصلی تقسیم بندی می کنند:
? میکروکنترلرهای ATtinyAVR
این دسته ازمیکروکنترلرها AVR، دارای تعداد پایه کم وحجم کوچک هستند ودر مواردی به میکرو کنترل های کوچک نیاز است، به وفور استفاده می شوند. علی رغم اندازه کوچک ، دستور العمل های پر قدرت وامکانات نسبتاَ خوبی دارند.
? میکروکنترلرهای ATmegaAVR
این دسته از میکروکنترلرهای AVR، امکانات وسیعتر و دستورالعمل های قویتری را پشتیبانی میکنند. ظرفیت حافظه فلش وفرکانسهای کاری آنها نسبت به دسته ATtiny به طور قابل توجهی افزایش یافته است وقابلیت خود برنامه ریزی نیز دارند. ATmega ها دارای امکانات ارتباط دهی USART ، SPI، TWI وJTAG هستند.
? میکروکنترلرهای AT90SAVR
این دسته از میکرو کنترلرهای AVR، تراشه های نسبتاٌ قدیمی تری هستند و به مرور زمان جای خود را در مدارها به تراشه های ATmega خواهند داد.
? میکروکنترلرهای CANAVR
این دسته از میکرو کنترلرهای خانواده CAN، توانایی پشتیبانی پروتکل CAN را دارای هستند.پروتکل CAN یک ارتباط صنعتی است و فاصله های نسبتاٌ طولانی را پشتیبانی می کند و نسبت به نویز مصون تر است.
? میکروکنترلرهایLCD AVR
این دسته از میکرو کنترلرها برای راه اندازی LCD در نظر گرفته شده اند و دارای درایور LCD و کنترل خودکار وضوح تصویر هستند.

1-1-2 معرفی میکروکنترولر ATmega8
? ویژگی های برجسته
– میکروکنترولر 8 بیتیAVR با کارایی بالا وتوان مصرفی کم
– معماری RISC پیشرفته
– 130 دستورالعمل قوی
– 8×32 رجیستر کاری همه منظوره
– قابلیت اجرای 16000000 دستورالعمل در فرکانس کاری MHz16
– 8کیلوبایت حافظه فلش قابل برنامه ریزی در سیستم
– بخش Boot Code اختیاری با قفلهای مستقل
– 512 بایت حافظه EEPROM
– 1کیلو بایت حافظه داخلی
– قفل برای امنیت برنامه

? امکانات جانبی
– 2تایمر/کانتر 8 بیتی با تقسیم کننده مجزا و مد مقایسه
– یک تایمر/کانتر 16 بیتی با تقسیم کننده مجزا ، مد مقایسه و مد capture
– 3 کانال PWM
– 8 کانال ADC در بسته بندی های TQFP وMLF (6 کانال با دقت 10 بیت و2 کانال با دقت 8 بیت)
– 6 کانالADC در بسته بندی های PDIP (4 کانال با دقت 10 بیت و2 کانال با دقت 8 بیت)
– ارتباط سریال دوسیمه
– ارتباط سریال SPI
– تایمر Watchdog قابل برنامه ریزی با نوسان ساز داخلی مجزا
– مقایسه کننده آنالوگ داخلی
– آشکارسازی Brown-out و ریست حالت Power-on قابل برنامه ریزی
– پنج مد Sleep: بیکاری، کاهش نویزADC، Power Save ، Power-downو Standby

? بسته بندی
تراشه ATmega8 دارای 23 پایه ورودی- خروجی قابل برنامه ریزی است. این تراشه در بسته بندی‌های 28 پایه PDIP و 32 پایه TQFPوMLF موجود است.
? ولتاژ های کاری
ATmega8 l : 7/2 تا 5/5v
ATmega8 : 5/4 تا 5/5v
? فرکانسهای کاری
ATmega8 l : 0 تا MHz8
ATmega8 : 0 تا MHz16
? توان مصرفی
مصرف توان در فرکانس کاری MHz4، تغذیه 3V ودمایC 250
– حالت فعال : mA 6 /3
– مد بیکاری :mA 10
– مد Power-down : µA5/ 0

شکل1-2 : میکروکنترولر ATmega8