| Микроконтроллеры AVR в радиолюбительской практике Скачать книгу |
СодержаниеУважаемые читатели..................................................................................10 Глава 1. Микроконтроллер ATiny2313/V фирмы ATMEL................12 1.1. Основные характеристики и возможности...........................................13 Основные характеристики.............................................................................13 Блок-схема микроконтроллера......................................................................15 Особенности микросхемы ATtiny2313............................................................ 15 Описание выводов...............................................................:........................19 1.2. AVR — центральное ядро процессора.,................................................21 Введение.......................................................................................................21 Краткая характеристика архитектуры............................................................21 АЛУ — арифметико-логическое устройство...................................................24 Регистр статуса.............................................................................................24 Файл регистров общего назначения..............................................................26 Х-регистр, Y-регистр и Z-регистр..................................................................27 Указатель стека.............................................................................................28 Память ATtiny2313.........................................................................................29 Системная перепрограммируемая Rash-память программ...........................29 Память данных SRAM.....................................................................................31 Память данных EEPROM................................................................................32 Процесс чтения/записи EEPROM...................................................................32 Регистр адреса EEPROM —EEAR...................................................................33 Регистр данных EEPROM — EEDR.................................,................................34 Регистр управления EEPROM — EECR...........................................................34 Атомарное программирование байта............................................................36 Раздельное программирование байта...........................................................37 Стирание.......................................................................................................37 Запись............................................~v............................................................37 Предотвращение ошибок при работе с EEPROM...........................................38 Регистры ввода—вывода...............................................................................39 Регистры ввода—вывода общего назначения................................................40 1.3. Тактовый генератор.............................................................................41 Система синхронизации и варианты ее конфигурирования...........................41 Источники тактового сигнала.........................................................................42 Источник сигнала по умолчанию....................................................................43 Кварцевый резонатор....................................................................................44 Встроенный перестраиваемый RC-генератор...............................................46 Регистр калибровки генератора — OSCCAL...................................................47 Внешний тактовый сигнал.............................................................................49 Внутренний генератор на 128 кГц..................................................................50 Регистр предварительного делителя частоты — CLKPR.................................51 Управления питанием и режимы сна..............................................................53 Регистр управления микроконтроллером — MCUCR......................................53 Режим Idle.....................................................................................................54 Режим Power-down........................................................................................55 Режим Standby..............................................................................................56 Советы по уменьшению потребляемой мощности.........................................57 1.4. Система управления и сброса.............................................................59 Начальный сброс микроконтроллера AVR......................................................59 Источники сигнала сброса.............................................................................59 Сброс при включении питания.......................................................................61 Внешний сброс.............................................................................................62 Сброс при снижении напряжения питания.....................................................63 Сброс от сторожевого таймера.....................................................................65 Регистр статуса системы сброса — MCUSR...................................................66 1.5. Сторожевой (охранный) таймер..........................................................67 Особенности.................................................................................................67 Блок-схема....................................................................................................67 Режимы работы.............................................................................................68 Регистр управления сторожевым таймером — WDTCSR (WDTCR)..................70 1.6. Прерывания..........•...............................................................................73 1.7. Порты ввода—вывода..........................................................................74 Введение.......................................................................................................74 Использование портов для цифрового ввода—вывода..................................76 Конфигурация выводов.................................................................................76 Переключение значения разряда порта.........................................................78 Переключение между выводом и вводом.......................................................78 Чтение значения на выводе порта..................................................................79 Разрешение цифрового ввода и режимы низкого потребления (режимы сна) 82 Дополнительные функции портов..................................................................83 Регистр управления микроконтроллером — MCUCR......................................86 Альтернативные функции порта А..................................................................86 Альтернативные функции порта В.................................................................86 Детальное описание альтернативных функций каждого из выводов..............87 Альтернативные функции порта D..................................................................91 Подробное описание альтернативных функций.............................................91 Описание управляющих регистров портов ввода—вывода............................93 1.8. Внешние прерывания..........................................................................95 Назначение и режимы работы.......................................................................95 Регистр управления микроконтроллером — MCUCR......................................96 Главный регистр маски прерываний — GIMSK...............................................98 Регистр флагов внешних прерываний — E1FR................................................99 Регистр маски прерываний по изменению на любом из контактов — PCMSK100 1.9. Восьмиразрядный таймер/счетчик с поддержкой режима ШИМ.......101 Назначение и особенности..........................................................................101 Упрощенная блок-схема.............................................................................. 101 Регистры.....................................................................................................101 Используемые обозначения........................................................................103 Источники тактового сигнала таймера/счетчика..........................................104 Модуль счета.....'..........................................................................................105 Модуль совпадения.....................................................................................106 Принудительное изменение состояния выхода совпадения........................108 Блокировка режима совпадения в момент записи регистра TCNT0..............108 Использование модуля совпадения.............................................................108 Модуль вывода сигнала совпадения............................................................109 Режим вывода сигнала совпадения и генерация сигналов...........................110 Режимы работы...........................................................................................111 Режим «Normal»...........................................................................................111 Режим сброса при совпадении (СТС)...........................................................112 Режим Fast PWM (быстрый ШИМ)................................................................113 ШИМ, корректный по фазе (Phase Correct PWM)..........................................115 Регистр А управления таймера/счетчика 0 — TCCR0A................................. 117 Регистр В управления таймера/счетчика 0 — TCCR0B.................................121 Счетный регистр таймера/счетчика 0 — TCNT0...........................................123 Регистр совпадения (канал A) —OCR0A......................................................123 Регистр совпадения (канал В) — OCR0B......................................................124 Регистр маски таймера/счетчика 0 — TIMSK...............................................124 Регистр флагов таймера/счетчика 0 — TIFR................................................. 125 Предварительные делители таймера/счетчика 0 и таймера/счетчика 1....... 126 Внутренний источник тактового сигнала...................................................... 126 Сброс предварительного делителя............................................................. 126 Внешний источник тактового сигнала.....................................................'.... 127 Главный регистр управления Таймерами — GTCCR...................................... 129 1.10. 16-разрядный таймер/счетчик (таймер/счетчик 1)..........................130 Основные особенности...............................................................................130 Условные обозначения................................................................................130 Регистры.....................................................................................................131 Терминология.............•.................................................................................134 Совместимость...........................................................................................134 Доступ к 16-разрядным регистрам..............................................................135 Источники тактового сигнала таймера/счетчика..........................................136 Модуль счета...............................................................................................136 Модуль захвата...........................................................................................138 Источники сигнала запуска в режиме захвата..............................................140 Схема подавления помех.............................................................................141 Использование модуля захвата...................................................................141 Модуль совпадения.....................................................................................142 Принудительное изменение сигнала на выходе совпадения........................145 Блокировка режима совпадения в момент записи регистра TCNT1..............145 Использование модуля совпадения.............................................................146 Модуль вывода сигнала совпадения............................................................146 Режимы работы 16-разрядного таймера/счетчика......................................148 Режим Normal..............................................................................................148 Режим сброса при совпадении (СТС)...........................................................149 Режим Fast PWM..........................................................................................150 Режим phase correct PWM............................................................................153 Режим phase and frequency correct PWM......................................................156 Регистр А управления таймером/счетчиком — TCCR1A...............................156 Регистр В управления таймером/счетчиком — TCCR1В...............................160 Регистр С управления таймером/счетчиком-TCCR 1С.................................161 Счетный регистр таймера/счетчика 1 — TCNT1HnTCNT1L..........................162 Регистр совпадения A —OCR 1 АН и OCR 1AL................................................163 Регистр совпадения В —OCR 1ВН и OCR 1BL............................................... 163 Регистр захвата — ICR1H и ICR1L................................................................ 164 Регистр маски прерываний таймера/счетчика —TiMSK.............................. 165 Регистр флагов таймера/счетчика 1 — TIFR................................................. 166 1.11.USART..............................................................................................167 Особенности............................................................................................... 167 Краткий обзор............................................................................................. 167 Совместимость режимов AVRUSART и AVRUART......................................... 169 Тактовый генератор.....................................................................................170 Внутренняя генерация тактового сигнала — генератор скорости передачи информации.................................................................................................172 Режим удвоенной скорости (U2X)................................................................173 Внешний тактовый сигнал...........................................................................174 Синхронизация процесса передачи данных.................................................175 Форматы кадра...........................................................................................175 Расчет значения бита четности....................................................................177 Инициализация USART................................................................................178 Передача данных — передатчик USART.......................................................180 Посылка кадра данных длиной от 5 до 8 бит.................................................180 Посылка кадра данных длиной 9 бит............................................................181 Флаги и прерывания передатчика...............................................................182 Генератор сигнала четности........................................................................183 Отключение передатчика.............................................................................183 Прием данных — приемник USART..............................................................184 Прием кадра данных длиной от5до8 битов................................................184 Прием кадра данных длиной 9 бит...............................................................185 Флаг готовности приемника и вызов прерывания........................................187 Флаги ошибки приемника............................................................................187 Схема контроля четности............................................................................189 Выключение приемника...............................................................................189 Освобождение буфера приемника..............................................................189 Асинхронный прием данных........................................................................190 Восстановление тактового сигнала в асинхронном режиме........................190 Восстановление данных в асинхронном режиме..........................................192 Допустимые отклонения в асинхронном режиме........................................194 Режим мультипроцессорного обмена..........................................................196 Регистр ввода—вывода USART — UDR........................................................197 Регистр «А» статуса и управления USART — UCSRA.....................................198 Регистр «В» статуса и управления USART — UCSRB.....................................200 Регистр С статуса и управления USART — UCSRC........................................202 Регистры скорости обмена информации USART — UBRRLn UBRRH............204 1.12. Универсальный последовательный интерфейс — USI......................204 Назначение и особенности..........................................................................204 Краткое описание........................................................................................205 Описание принципа работы в трехпроводном режиме................................207 Пример операции SPI для ведущего устройства..........................................210 Пример операции SP1 для ведомого устройства.........................................212 Принцип действия в двухпроводном режиме...............................................212 Схема обнаружения стартового условия.....................................................216 Альтернативное использование USI.........................................,...................217 Полудуплексная асинхронная передача данных...........................................217 Регистр данных USI — USIDR.......................................................................217 Регистр состояния USI — USISR..................................................................219 Регистр управления USI — USICR................................................................221 1.13. Аналоговый компаратор..................................................................225 Назначение и особенности..........................................................................225 Регистр статуса и управления аналогового компаратора — ACSR...............225 Регистр отключения цифрового ввода — DIDR............................................228 1.14. Встроенная система отладки программ debugWIRE........................229 Основные особенности встроенной системы отладки.................................229 Назначение.................................................................................................229 Физический интерфейс...............................................................................230 Точки останова программы..........................................................................231 Ограничения режима debugWIRE.................................................................231 Специальный регистр ввода—вывода предназначенный для debugWIRE .... 232 Регистр данных debugWire — DWDR.............................................................232 Автоматическое перепрограммирование памяти программ........................232 Стирание страницы.....................................................................................234 Загрузка страницы (заполнение данными временного буфера)...................234 Запись страницы.........................................................................................235 Адресация памяти программ при автоматическом перепрограммировании 235 Регистр статуса и управления загрузкой программной памяти — SPMCSR . 237 Запись в EEPROM и работа с регистром SPMCSR....................................7... 238 Чтение состояния fuse-переключателей и битов блокировки программным путем...........................................................................................................239 Предотвращение ошибок при программировании Flash-памяти..................240 Время программирования Flash-памяти при использовании команды SPM. 241 1.15. Программирование памяти.............................................................242 Биты защиты памяти данных и программ.....................................................242 Fuse-лереключатели...................................................................................243 Фиксирование значений fuse-переключателей............................................245 Байты идентификации.................................................................................245 Байт калибровки..........................................................................................245 Размер страницы........................................................................................246 Глава 2. Написание программ для микроконтроллеров AVR.........247 2.1. Музыкальная шкатулка......................................................................248 Постановка задачи......................................................................................248 Схема..........................................................................................................249 Алгоритм.....................................................................................................249 Кодируем мелодии......................................................................................251 Алгоритм работы музыкальной шкатулки.....................................................252 Программа на Ассемблере..........................................................................253 Описание программы (листинг 2.1).............................................................258 Процедура вычисления адреса....................................................................259 Текст программы «шаг за шагом»................................................................259 Особенности программы.............................................................................259 Подрограмма формирования задержки......................................................263 Программа на языке СИ..............................................................................265 Описание программы (листинг 2.2).............................................................267 2.2. Кодовый замок..................................................................................271 Постановка задачи......................................................................................271 Алгоритм.....................................................................................................272 Схема..........................................................................................................275 Программа на Ассемблере..........................................................................276 Описание программы (листинг 2.3).............................................................281 Процедура записи ключевой комбинации в EEPROM...................................293 Процедура проверки кода...........................................................................294 Процедура открывания замка......................................................................295 Программа на языке СИ..............................................................................296 Описание программы (листинг2.4).............................................................296 2.3. Кодовый замок с музыкальным звонком............................................309 Постановка задачи......................................................................................309 Алгоритм.....................................................................................................309 Схема..........................................................................................................310 Программа на Ассемблере..........................................................................311 Программа на языке СИ..............................................................................323 ПРИЛОЖЕНИЕ.....................................................................329 Список литературы................!.................................................................337 Список полезных ссылок на ресурсы Интернет........................................337 Микроконтроллеры AVR в радиолюбительской практике
Данная книга представляет собой справочник, в
котором представлено полное и подробное описание одной
конкретной микросхемы - микроконтроллера ATiny2313 семейства
AVR фирмы Atmel. Описание построено на основе оригинальной
технической документации на микросхему и содержит описание
всех регистров, всех видов памяти и всех внутренних систем
микроконтроллера. Уважаемые читатели |
|