Кочегаров И.И. Микроконтроллеры AVR. Лабораторный практикум (2012) (1264221)
Текст из файла
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» И. И. Кочегаров, В. А. Трусов МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ СЕМЕЙСТВА AVR. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ Учебное пособиеПЕНЗА 2012МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет» (ПГУ) И. И. Кочегаров, В. А. Трусов Микроконтроллеры семейства AVR. Лабораторный практикум Учебное пособие Рекомендовано учебно‐методическим объединением вузов Российской Федерации по образованию в области радиотехники, электроники, биомедицинской техники и автоматизации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений по направлению подготовки «Проектирование и технология радиоэлектронных средств» Пенза Издательство ПГУ 2012 1УДК 004.94К75Р е ц е н з е н т ы:доктор технических наук, профессор,заведующий кафедрой «Управление инновациями»Пензенского регионального центра высшей школы (филиал) ФГБОУ ВПО«Российский государственный университет инновационных технологийи предпринимательства»В.
И. Чернецов;кандидат технических наук,заведующая лабораторией ОАО «Научно-исследовательский институтэлектронно-механических приборов»И. А. КострикинаК75Кочегаров, И. И.Микроконтроллеры AVR. Лабораторный практикум : учеб.пособие / И. И. Кочегаров, В. А. Трусов. – Пенза : Изд-во ПГУ,2012. – 122 с.ISBN 978-5-94170-509-2Рассматриваются современное состояние микроконтроллеров, эволюция RISC-архитектуры. Приводится подробное описание AVR-микроконтроллеров, языка ассемблер.
Дается описание среды разработки AVRStudio. Для практического освоения материала предназначены шесть лабораторных работ.Учебное пособие подготовлено на кафедре «Конструирование и производство радиоаппаратуры» ПГУ и предназначено для использованиястудентами в учебных курсах бакалавров по направлению 211000, связанных с микропроцессорной и микроконтроллерной аппаратурой.УДК 004.94ISBN 978-5-94170-509-2© Пензенский государственныйуниверситет, 20122Введение Добавление интеллектуальных функций в современную радиоэлектронную аппаратуру базируется на использовании микропроцессоров (МП), программируемых логических интегральных схем(ПЛИС), приборов типа «система на кристалле» (System-On-Chip –SOC) и других современных цифровых устройств.
Подобная интеграция позволяет автоматизировать процессы измерения, управления,контроля, регулирования и обработки информации, а также обеспечить такие свойства приборных комплексов, как многофункциональность, модифицируемость, адаптивность, обучаемость и ряд других.В отличие от персональных компьютеров, вычислительнымядром которых служат универсальные высокопроизводительные микропроцессоры, для интеграции в различные устройства применяютмикроконтроллеры.
Микроконтро́ллер (МК, англ. Micro ControllerUnit, MCU) – микросхема, которая сочетает на одном кристаллефункции процессора и периферийных устройств, содержит ОЗУ илиПЗУ. По сути, это однокристальный компьютер, способный выполнять простые задачи.С появлением однокристальных микроЭВМ связывают началоэры массового применения компьютерной автоматизации в областиуправления. В связи со спадом отечественного производства и возросшим импортом техники, в том числе вычислительной, термин«микроконтроллер» (МК) вытеснил из употребления ранее использовавшийся термин «однокристальная микроЭВМ».Первый патент на однокристальную микроЭВМ был выданв 1971 г.
инженерам М. Кочрену и Г. Буну, сотрудникам американской Texas Instruments. Именно они предложили на одном кристаллеразместить не только процессор, но и память с устройствами вводавывода.В 1976 г. американская фирма Intel выпускает микроконтроллер i8048. В 1978 г. фирма Motorola выпустила свой первый микроконтроллер MC6801, совместимый по системе команд с выпущеннымранее микропроцессором MC6800.
Через 4 года, в 1980 г., Intel выпускает следующий микроконтроллер i8051. Удачный набор периферийных устройств, возможность гибкого выбора внешней или внут3ренней программной памяти и приемлемая цена обеспечили этомумикроконтроллеру успех на рынке. С точки зрения технологии микроконтроллер i8051 являлся для своего времени очень сложным изделием – в кристалле было использовано 128 тыс. транзисторов, чтов 4 раза превышало количество транзисторов в 16-разрядном микропроцессоре i8086.На сегодняшний день существует более 200 модификаций микроконтроллеров, совместимых с i8051, выпускаемых двумя десятками компаний, и большое количество микроконтроллеров других типов.
Популярностью у разработчиков пользуются 8-битные микроконтроллеры PIC фирмы Microchip Technology и AVR фирмы Atmel,16-битные MSP430 фирмы TI, а также 32-битные микроконтроллеры,архитектуры ARM, которую разрабатывает фирма ARM Limited ипродает лицензии другим фирмам для их производства. В СССР велись разработки оригинальных микроконтроллеров, также осваивался выпуск клонов наиболее удачных зарубежных образцов (напримерКР1816ВЕ51 – аналог популярного i8051). В 1979 г.
в СССР в НИИ ТТразработали однокристальную 16-разрядную ЭВМ К1801ВЕ1, микроархитектура которой называлась «Электроника НЦ».При проектировании микроконтроллеров приходится соблюдать баланс между размерами и стоимостью, с одной стороны, и гибкостью и производительностью – с другой. Для разных приложенийоптимальное соотношение этих и других параметров может различаться очень сильно. Поэтому существует огромное количество типов микроконтроллеров, отличающихся архитектурой процессорногомодуля, размером и типом встроенной памяти, набором периферийных устройств, типом корпуса и т.д. В отличие от обычных компьютерных микропроцессоров, в микроконтроллерах часто используется гарвардская архитектура памяти, т.е.
раздельное хранение данныхи команд в ОЗУ и ПЗУ соответственно.Кроме ОЗУ, микроконтроллер может иметь встроенную энергонезависимую память для хранения программы и данных. Во многихконтроллерах вообще нет шин для подключения внешней памяти.Наиболее дешевые типы памяти допускают лишь однократную запись. Такие устройства подходят для массового производства в техслучаях, когда программа контроллера не будет обновляться.
Другиемодификации контроллеров обладают возможностью многократнойперезаписи энергонезависимой памяти.Неполный список периферии, которая может присутствовать вмикроконтроллерах, включает в себя:4− универсальные цифровые порты, которые можно настраивать как на ввод, так и на вывод;− различные интерфейсы ввода-вывода, такие как UART, I²C,SPI, CAN, USB, IEEE 1394, Ethernet;− аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи;− компараторы;− широтно-импульсные модуляторы;− таймеры;− контроллеры бесколлекторных двигателей;− контроллеры дисплеев и клавиатур;− радиочастотные приемники и передатчики;− массивы встроенной флеш-памяти;− встроенный тактовый генератор и сторожевой таймер.Ограничения по цене и энергопотреблению сдерживают такжерост тактовой частоты контроллеров. Хотя производители стремятсяобеспечить работу своих изделий на высоких частотах, они, в то жевремя, предоставляют заказчикам выбор, выпуская модификации,рассчитанные на разные частоты и напряжения питания.
Во многихмоделях микроконтроллеров используется статическая память дляОЗУ и внутренних регистров. Это дает контроллеру возможность работать на меньших частотах и даже не терять данные при полной остановке тактового генератора. Часто предусмотрены различные режимы энергосбережения, в которых отключается часть периферийных устройств и вычислительный модуль.На сегодняшний день наиболее известные семейства микроконтроллеров:− MCS 51 (Intel)− MSP430 (TI)− ARM (ARM Limited)− AVR (Atmel) (ATmega, ATtiny, XMega)− PIC (Microchip).В то время как 8-разрядные процессоры общего назначенияполностью вытеснены более производительными моделями, 8-разрядные микроконтроллеры продолжают широко использоваться.
Этообъясняется тем, что существует большое количество применений,в которых не требуется высокая производительность, но важна низкая стоимость. В то же время, есть микроконтроллеры, обладающие5больши́ми вычислительными возможностями, например цифровыесигнальные процессоры.В связи с широким распространением в современной инженерной практике англоязычной технической литературы и программногообеспечения в пособии приведены английские эквиваленты основных терминов.Далее в учебном пособии дается краткая информация о гарвардской и RISC-архитектуре, более подробно рассматривается семейство микроконтроллеров AVR на примере ATmega.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
