реферат, рефераты скачать Информационно-образоательный портал
Рефераты, курсовые, дипломы, научные работы,
реферат, рефераты скачать
реферат, рефераты скачать
МЕНЮ|
реферат, рефераты скачать
поиск
AVR микроконтроллер AT90S2333 фирмы Atmel

AVR микроконтроллер AT90S2333 фирмы Atmel

Микроконтроллеры AT90S2333 и AT90S4433 фирмы Atmel

AT90S2333 и AT90S4433 - экономичные 8-битовые КМОП микроконтроллеры,

построенные с использованием расширенной RISC архитектуры AVR. Исполняя по

одной команде за период тактовой частоты, AT90S2333 и AT90S4433 имеют

производительность около 1MIPS на МГц, что позволяет разработчикам

создавать системы оптимальные по скорости и потребляемой мощности. В основе

ядра AVR лежит расширенная RISC архитектура, объединяющая развитый набор

команд и 32 регистра общего назначения. Все 32 регистра непосредственно

подключены к арифметико-логическому устройству (АЛУ), что дает доступ к

любым двум регистрам за один машинный цикл. Подобная архитектура

обеспечивает десятикратный выигрыш в эффективности кода по сравнению с

традиционными CISC микроконтроллерами. AT90S2333/4433 предлагают следующие

возможности: 2кБ/4кБ загружаемой флэш памяти; 128/256 байт EEPROM; 128 байт

статического ОЗУ, 20 линий ввода/вывода общего назначения; 32 рабочих

регистра; настраиваемые таймеры/счетчики с режимом совпадения; внешние и

внутренние прерывания; программируемый универсальный последовательный порт;

6-канальный 10-разрядный АЦП; программируемый сторожевой таймер со

встроенным генератором; SPI последовательный порт для загрузки программ;

два выбираемых программно режима низкого энергопотребления. Холостой режим

(Idle Mode) отключает ЦПУ, оставляя в рабочем состоянии регистры,

таймеры/счетчики, SPI порт и систему прерываний. Экономичный режим (Power

Down Mode) сохраняет содержимое регистров, но отключает генератор, запрещая

функционирование всех встроенных устройств до внешнего прерывания или

аппаратного сброса. Микросхемы производятся с использованием технологии

энергонезависимой памяти высокой плотности фирмы Atmel. Загружаемая флэш

память на кристалле может быть перепрограммирована прямо в системе через

последовательный интерфейс SPI или доступным программатором

энергонезависимой памяти. Объединяя на одном кристалле усовершенствованный

8-битовый RISC процессор с загружаемой флэш памятью, AT90S2333/4433

являются мощными микроконтроллерами, которые позволяют создавать достаточно

гибкие и эффективные по стоимости устройства. AT90S2333/4433 поддерживаются

полной системой разработки включающей в себя компиляторы Си,

макроассемблеры, программные отладчики/симуляторы, внутрисхемные эмуляторы

и отладочные комплекты.

|назначени|номер |номер |

|е вывода |вывода |вывода |

| | |PDIP |

|RESET |29 |1 |

|PD0/RXD |30 |2 |

|PD1/TXD |31 |3 |

|PD2/INT0 |32 |4 |

|PD3/INT1 |1 |5 |

|PD4/T0 |2 |6 |

|VCC |4 |7 |

|GND |5 |8 |

|XTAL1 |7 |9 |

|XTAL2 |8 |10 |

|PD5/T1 |9 |11 |

|PD6/AIN0 |10 |12 |

|PD7/AIN1 |11 |13 |

|PB0/ICP |12 |14 |

|PB1/OC1 |13 |15 |

|PB2/SS |14 |16 |

|PB3/MOSI |15 |17 |

|PB4/MISO |16 |18 |

|PB5/SCK |17 |19 |

|AVCC |18 |20 |

|AREF |20 |21 |

|AGND |21 |22 |

|PC0/ADC0 |23 |23 |

|PC1/ADC1 |24 |24 |

|PC2/ADC2 |25 |25 |

|PC3/ADC3 |26 |26 |

|PC4/ADC4 |27 |27 |

|PC5/ADC5 |28 |28 |

ОПИСАНИЕ ВЫВОДОВ

GND - земля

Port B (PB5..PB0) - Порт B является 6-битовым двунаправленным портом

ввода/вывода с внутренними подтягивающими резисторами. Выходные буферы

порта B могут поглощать ток до 20мА. Если выводы PB0..PB5 используются как

входы и извне устанавливаются в низкое состояние, они являются источниками

тока, если включены внутренние подтягивающие резисторы. Кроме того Порт B

обслуживает некоторые специальные функции, которые будут описаны ниже.

Port С (PС5..PС0) - Порт С является 6-битовым двунаправленным портом

ввода/вывода с внутренними подтягивающими резисторами. Выходные буферы

порта С могут поглощать ток до 20мА. Если выводы PС0..PС5 используются как

входы и извне устанавливаются в низкое состояние, они являются источниками

тока, если включены внутренние подтягивающие резисторы. Кроме того Порт С

обслуживает аналоговые входы АЦП.

Port D (PD5..PD0) - Порт D является 8-битовым двунаправленным портом

ввода/вывода с внутренними подтягивающими резисторами. Выходные буферы

порта B могут поглощать ток до 20мА. Если выводы PD0..PD7 используются как

входы и извне устанавливаются в низкое состояние, они являются источниками

тока, если включены внутренние подтягивающие резисторы. Кроме того Порт D

обслуживает некоторые специальные функции, которые будут описаны ниже.

RESET - Вход сброса. Удержание на входе низкого уровня в течение двух

машинных циклов (если работает тактовый генератор), сбрасывает ус-

тройство.

XTAL1 - Вход инвертирующего усилителя генератора и вход внешнего тактового

сигнала.

XTAL2 - Выход инвертирующего усилителя генератора.

AVCC - Вывод источника питания АЦП. Этот вывод через фильтр низкой частоты

должен быть подключен к выводу питания процессора.

AREF - Вход опорного напряжения АЦП. Напряжение, подаваемое на этот вывод

лежит в пределах 2.7В...AVCC.

AGND - Если плата имеет отдельный слой аналоговой земли, к нему

подключается этот вывод. В противном случае этот вывод соединяется с GND.

КВАРЦЕВЫЙ ГЕНЕРАТОР

XTAL1 и XTAL2 являются входом и выходом инвертирующего усилителя, на

котором можно собрать генератор тактовых импульсов. Можно использовать как

кварцевые, так и керамические резонаторы. Если сигнал генератора необходимо

использовать для управления внешними устройствами, сигнал с вывода XTAL2

снимается через одиночный буфер серии HC, при этом емкость конденсатора с

вывода на землю уменьшается на 5pF. При подаче внешнего тактового сигнала

вывод XTAL2 остается неподключенным, а XTAL1 подключается в выходу внешнего

генератора.

Обзор архитектуры процессоров.

Регистровый файл быстрого доступа содержит 32 8-разрядных регистра

общего назначения, доступ к которым осуществляется за один машинный цикл.

Поэтому за один машинный цикл исполняется одна операция АЛУ. Два операнда

выбираются из регистрового файла, выполняется операция, результат ее

записывается в регистровый файл - все за один машинный цикл.

Шесть из 32 регистров можно использовать как три 16-разрядных указателя

в адресном пространстве данных, что дает возможность использовать

высокоэффективную адресную арифметику (16-разрядные регистры X, Y и Z).

Один из трех адресных указателей (регистр Z) можно использовать для

адресации таблиц в памяти программ.

АЛУ поддерживает арифметические и логические операции c регистрами, с

константами и регистрами. Операции над отдельными регистрами также

выполняются в АЛУ.

Кроме регистровых операций, для работы с регистровым файлом могут

использоваться доступные режимы адресации, поскольку регистровый файл

занимает адреса 00h-1Fh в области данных, обращаться к ним можно как к

ячейкам памяти.

Пространство ввода/вывода состоит из 64 адресов для периферийных

функций процессора, таких как управляющие регистры , таймеры/счетчики и

другие. Доступ к пространству ввода/вывода может осуществляться

непосредственно, как к ячейкам памяти расположенным после регистрового

файла (20h- 5Fh).

Процессоры AVR построены по гарвардской архитектуре с раздельными

областями памяти программ и данных. Доступ к памяти программ

осуществляется при помощи одноуровнего буфера. Во время выполнения

команды, следующая выбирается из памяти программ. Подобная концепция дает

возможность выполнять по одной команде за каждый машинный цикл. Память

программ - это внутрисистемная загружаемая флэш-память.

При помощи команд относительных переходов и вызова подпрограмм

осуществляется доступ ко всему адресному пространству. Большая часть команд

AVR имеет размер 16-разрядов, одно слово. Каждый адрес в памяти программ

содержит одну 16- или 32-разрядную команду.

При обработке прерываний и вызове подпрограмм адрес возврата

запоминается в стеке. Стек размещается в памяти данных общего назначения,

соответственно размер стека ограничен только размером доступной памяти

данных и ее использованием в программе. Все программы пользователя должны

инициализировать указатель стека (SP) в программе выполняемой после сброса

(до того как вызываются подпрограммы и разрешаются прерывания). 8-разрядный

указатель стека доступен для чтения/записи в области ввода/вывода.

Доступ к статическому ОЗУ, регистровому файлу и регистрам ввода/вывода

осуществляется при помощи пяти доступных режимов адресации поддерживаемых

архитектурой AVR.

Все пространство памяти AVR является линейным и непрерывным. Гибкий

модуль прерываний имеет собственный управляющий регистр в

пространстве ввода/вывода, и флаг глобального разрешения прерываний в

регистре состояния. Каждому прерыванию назначен свой вектор в начальной

области памяти программ. Различные прерывания имеют приоритет в

соответствии с расположением их векторов. По младшим адресам расположены

векторы с большим приоритетом.

Файл регистров общего назначения

Все команды оперирующие регистрами прямо адресуются к любому из регистров

за один машинный цикл. Единственное исключение - пять команд оперирующих с

константами SBCI, SUBI, CPI, ANDI, ORI и команда LDI, загружающая регистр

константой. Эти команды работают только со второй половиной регистрового

файла - R16..R31. Команды SBC, SUB, CP, AND и OR, также как и все

остальные, применимы ко всему регистровому файлу.

Каждому регистру присвоен адрес в пространстве данных, они отображаются на

первые 32 ячейки ОЗУ. Хотя регистровый файл физически размещен вне ОЗУ,

подобная организация памяти дает гибкий доступ к регистрам. Регистры X, Y и

Z могут использоваться для индексации любого регистра. Кроме обычных

функций, регистры R26..R31 имеют дополнительные функции, эти регистры можно

использовать как адресные указатели в области памяти данных. Эти регистры

обозначаются как X,Y,Z и определены следующим образом:

| |15 |

|Регистр |0 |

|X | |

| |7 |7 |

| |0 |0 |

| |1Bh (R27) |1Ah (R26) |

| |15 |

|Регистр |0 |

|Y | |

| |7 |7 |

| |0 |0 |

| |1Dh (R29) |1Ch (R28) |

| |15 |

|Регистр |0 |

|Z | |

| |7 |7 |

| |0 |0 |

| |1Fh (R31) |1Eh (R30) |

При различных режимах адресации эти регистры могут использоваться как

фиксированный адрес, для адресации с автоинкрементом или с автодекрементом.

Арифметико-логическое устройство - АЛУ

АЛУ процессора непосредственно подключено к 32 регистрам общего

назначения. За один машинный цикл АЛУ производит операции между регистрами

регистрового файла. Команды АЛУ разделены на три основных категории -

арифметические, логические и битовые.

Загружаемая память программ.

AT90S2333/4433 содержат 2/4 кБ загружаемой флэш памяти для хранения

программ. Поскольку все команды занимают одно 16- или 32-разрядное слово,

флэш память организована как 1/2 Kx16. Флэш-память выдерживает не менее

1000 циклов перезаписи. Программный счетчик имеет ширину 10/11 бит и

позволяет адресоваться к 1024/2048 словам программной флэш-памяти.

Подробно загрузка флэш памяти будет рассмотрена дальше.

EEPROM память данных

AT90S2333/4433 содержат 128/256 байт электрически стираемой

энергонезависимой памяти (EEPROM). EEPROM организована как отдельная

область данных, каждый байт которой может быть прочитан и перезаписан.

EEPROM выдерживает не менее 100000 циклов записи/стирания. Доступ к

энергонезависимой памяти данных рассмотрен ниже и задается регистрами

адреса, данных и управления. Дальше будет рассмотрена загрузка данных в

EEPROM через SPI интерфейс.

Статическое ОЗУ данных

На рисунке приведенном ниже показана организация памяти данных в

AT90S2333/4433.

224 ячейки памяти включают в себя регистровый файл, память ввода/вывода и

статическое ОЗУ данных.

Первые 96 адресов используются для регистрового файла и памяти

ввода/вывода, следующие 128 - для ОЗУ данных.

При обращении к памяти используются пять различных режимов адресации:

прямой, непосредственный со смещением, непосредственный, непосредственный с

предварительным декрементом и непосредственный с постинкрементом. Регисты

R26..R31 регистрового файла используются как указатели для непосредственной

адресации. Прямая адресация имеет доступ ко всей памяти данных.

Непосредственная адресация со смещением используется для доступа к 63

ячейкам базовый адрес которых задается содержимым регистров Y или Z.

Для непосредственной адресации с инкрементом и декрементом адреса

используются адресные регистры X, Y и Z.

При помощи любого из этих режимов производится доступ ко всем 32 регистрам

общего назначения, 64 регистрам ввода/вывода и 128 ячейкам ОЗУ.

Время выполнения команд.

ЦПУ процессора AVR управляется системной частотой генерируемой внешним

резонатором. Внутреннее деление частоты генератора не используется. В

процессоре организован буфер (pipeline) команд, при выборе команды из

памяти программ происходит выполнение предыдущей команды. Подобная

концепция позволяет достичь быстродействия 1MIPS на MHz, уникальных

показателей стоимости, быстродействия и потребления процессора.

|Регистровый файл |Область адресов |

| |данных |

|R0 |00h |

|R1 |01h |

|: |: |

|R30 |1E |

|R31 |1F |

|Регистры | |

|ввода\вывывода | |

|00h |20h |

|01h |21h |

|: |: |

|3Eh |5Eh |

|3Fh |5Fh |

|- |Встроенное ОЗУ |

|- |61h |

|- |: |

|- |DEh |

|- |DFh |

Пространство ввода/вывода AT90S2333/4433

|Адреса|регист|название |функции |

| |ры | | |

|3Fh(5F|SREG |Status REGister |Регистр Состояния |

|h) | | | |

|3Dh(5D|SP |Stack pointer low |Указатель стека |

|h) | | | |

|3Bh(5B|GIMSK |General Interrupt MaSK |Общий регистр маски прерываний |

|h) | |register | |

|3Ah(5A|GIFR |General Interrupt Flag |Общий регистр флагов прерываний |

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10



© 2003-2013
Рефераты бесплатно, рефераты литература, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты медицина, рефераты на тему, сочинения, реферат бесплатно, рефераты авиация, курсовые, рефераты биология, большая бибилиотека рефератов, дипломы, научные работы, рефераты право, рефераты, рефераты скачать, рефераты психология, рефераты математика, рефераты кулинария, рефераты логистика, рефераты анатомия, рефераты маркетинг, рефераты релиния, рефераты социология, рефераты менеджемент.