AVR Microcontroller Quick Reference Guide
این مقاله نوشته شده در فوریه 2004 توسط شرکت ATMEL یکی از بزرگترین تولیدکنندگان چیپ های میکروالکترونیک در جهان است.
به جهت اهمیت یافتن روز افزون میکروکنترلرهای جدید AVR در صدد ترجمه آن برآمدم هر چند کار چندان جالبی از آب در نیامده ولی باز هم قابل خواندن است . این مقاله اطلاعات کلی در مورد ساختار داخلی و انواع مختلف میکروهای AVR و همچنین مزایای آنها نسبت به نمونه های قبلی 8051 پرداخته است.در ترجمه آن سعی کردم بیشتر از لغات فارسی معادل استفاده کنم با اینکه خودم زیاد راضی نیستم ولی چاره ای نداشتم باید فارسی را پاس بداریم ! حتما می دانید که برای برخی لغات تخصصی انگلیسی هیچ معادل فارسی وجود ندارد به خاطر همین در بعضی از قسمتها خود لغت انگیسی را آورده ام که فهم صحیح آن بستگی به تجربه ی خواننده دارد.مسلم است که اگر شما درباره ی میکروکنترلرها پیش زمینه ای داشته باشید آنگاه آمادگی بیشتری برای فهم این مقاله خواهید داشت پس اگر یک خواننده مبتدی در میکروکنترلرها هستید ممکن است در درک برخی مطالب کمی دچار مشکل شوید البته کمی ! که با پرسیدن چند سوال کوچک از کسی که اینکاره است می توانید بعضی ابهامات را برطرف کنید.امیدوارم همیشه پیروز و شاد باشید .
هر روزتان بهتر از دیروز باد!
مقدمه ای بر میکروکنترلرهای AVR :
میکروهای AVR دارای انعطاف پذیری غیر قابل مقایسه و بی همتایی هستند.آنها قادر به ترکیب هر نوع کدی با یک معماری کارامد از طریق زبانهای C و Assembly هستند و قادرند از طریق این برنامه ها تمام پارامترهای ممکن در یک سیکل یا چرخه ماشین را با دقت بسیار بالا هماهنگ کنند.
میکرو AVR دارای معماریی است که میتواند در تمام جهات مورد استفاده شما،عمل کند میکرو AVR معماریی دارد که برای شما کارایی 16 بیتی ارائه می دهد که البته قیمتش به اندازه یک 8 بیتی تمام می شود.
بهره های کلیدی AVR :
دارای بهترین MCU برای حافظه فلش در جهان ! (MCU: Master Control Unit)
دارای سیستمی با بهترین هماهنگی
دارای بالاترین کارایی و اجرا در CPU (یک دستورالعمل در هر سیکل کلاک)
دارای کدهایی با کوچکترین سایز
دارای حافظه خود برنامه ریز
دارای واسطه JTAG که با IEEE 1149.1 سازگار است
(IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers.)
دارای سخت افزار ضرب کننده روی خود
دارای بهترین ابزارها برای پیشرفت و ترقی
دارای حالات زیادی برای ترفیع دادن یا Upgrade .
واژگان کلیدی AVR :
میکرو کنترلر AVR به منظور اجرای دستورالعملهای قدرتمند در یک سیکل کلاک(ساعت) 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 دستورالعملهای کامپیوتر) پایه گذاری شده و مجموعه ای از دستورالعملها را که با 32 ثبات کار میکنند 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 2.7 تا 5.5 ولتی از طریق شش پین ساده در عرض چند ثانیه برنامه ریزی شود یا Program شود.
میکروهای AVR در هرجا که باشند با 1.8 ولت تا 5.5 ولت تغذیه می شوند البته با انواع توان پایین (Low Power)که موجودند.
راه حلهایی 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.
خانواده های محصولات AVR :
Tiny AVR:
میکروکنترلری با اهداف کلی و با بیش از 4 کیلو بایت حافظه فلش و 128 بایت حافظه استاتیک و قابل برنامه ریزی است.(منظور از حافظه استاتیک SRAM و حافظه قابل برنامه ریزی EEPROM است.)
Mega AVR:
این نوع میکروها قابلیت خود برنامه ریزی دارند و می توان آنها را بدون استفاده از مدارات اضافی برنامه ریزی کرد همچنین بیش از 256K بایت حافظه فلش و 4K بایت حافظه استاتیک و قابل برنامه ریزی دارند.
LCD AVR:
این نوع میکرو دارای درایور برای نمایشگر LCD با قابلیت کنترل اتوماتیک تباین و مقایسه تصویر می باشد.باعث تمدید عمر باتری می شود و در حالت فعال دارای توان مصرفی پایینی است.
توان مصرفی پایین:
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 1.8 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!
های مدل tiny:
به خود اجازه ندهید که نام آن شما را گول بزند... میکروهای مدل tiny توانایی های عظیمی دارند.به خاطر کوچک بودن و داشتن MCU بسیار پر قدرت به اینگونه میکروها نیاز فراوانی هست آنها به هیچ منطق خارجی نیاز نداشته و به همراه یک مجتمع مبدل آنالوگ به دیجیتال و یک حافظه قابل برنامه ریزی EEPROM قابلیتهای خود را ثابت می کنند.
نکات کلیدی و سودمند مدل Tiny :
آنها به منظور انجام یک عملیات ساده بهینه سازی شده و در ساخت وسایلی که به میکروهای کوچک احتیاج است کاربرد فراوان دارند.
کارایی عظیم آنها برای ارزش و بهای وسایل موثر است.
AVR های مدل Mega:
اگر شما به میکرویی احتیاج دارید که دارای سرعت و کارایی بالا باشد و توانایی اجرای حجم زیادی از کد برنامه را داشته و بتواند داده های زیادی را سروسامان دهد باید از AVR های مدل Mega استفاده کنید آنها به ازای هر یک مگا هرتز سرعت ، توانایی اجرای یک میلیون دستورالعمل در هر یک ثانیه را دارند همچنین قابل برنامه ریزی و بروزرسانی کدها با سرعت و امنیت بسیار بالایی هستند.
نکات کلیدی و سودمند مدل Mega :
حافظه سریع از نوع فلش با عملکرد خود برنامه ریز و بلوکه ی بوت (Boot Block)
دقت بسیار بالای 8-کانال در تبدیل آنالوگ به دیجیتال 10 بیتی
USART و SPI و TWI بر طبق واسطه های سریال
واسطه ی JTAG بر طبق IEEE 1149.1
TWI: Two Wire Interface is a byte oriented interface
USART: Universal Serial Asynchronous Receiver/Transmitter
SPI: Serial Peripheral Interface
JTAG available only on devices with 16KB Flash and up
واسط JTAG فقط در میکروهای با بیش از 16 کیلوبایت حافظه فلش موجود است.
AVR های مدل LCD:
آنها با بالاترین یکپارچگی و انعطاف پذیری ممکن طراحی شده اند و با داشتن درایور LCD و کنترلر اتوماتیک وضوح تصویر ،بهترین واسطه را با انسان دارند و دارای توان مصرفی پایین و کارایی بالایی هستند.اولین عضو این خانواده 100 سگمنت داشت و دارای یک UART و SPI به منظور ارتباط به صورت سریال بود.
نکات کلیدی وسودمند مدل LCD :
کارایی فوق العاده با سرعت یک میلیون دستورالعمل در ثانیه به ازای یک مگاهرتز
واسطه ها برای ارتباط با انسان: وقفه های صفحه کلید و درایور نمایشگر LCD
آنها این اجازه را به طراح سیستم می دهند که توان مصرفی را در برابر سرعت پردازش تا جایی که امکان دارد بهینه کند.
نکات کلیدی و سودمند حافظه ی فلش خود برنامه ریز:
قابلیت دوباره برنامه ریزی کردن بدون احتیاج به اجزای خارجی
128 بایت کوچک که به صورت فلش سکتور بندی شده اند
داشتن مقدار متغیر در سایز بلوکه ی بوت (Boot Block)
خواندن به هنگام نوشتن
بسیار آسان برای استفاده
کاهش یافتن زمان برنامه ریزی
کنترل کردن برنامه ریزی به صورت سخت افزاری
راههای مختلف برای عمل برنامه ریزی:
موازی یا Parallel :
یکی از سریعترین روشهای برنامه ریزی
سازگار با برنامه نویس های(programmers) اصلی
خود برنامه ریزی توسط هر اتصال فیزیکی:
برنامه ریزی توسط هر نوع واسطه ای از قبیل TWI و SPI و غیره
دارا بودن امنیت صد درصد در بروزرسانی و کدکردن
ISP:
واسطه سه سیمی محلی برای بروزرسانی سریع
آسان و موثر در استفاده
واسطه JTAG :
واسطه ای که تسلیم قانون IEEE 1149.1 است و می تواند به صورت NVM برنامه ریزی کند یعنی هنگام قطع جریان برق داده ها از بین نروند.استفاده از فیوزها و بیتهای قفل.
بیشتر برای دیباگ کردن آنچیپ و به منظور تست استفاده می شود
نرم افزار ارائه شده توسط شرکتATMEL به نام AVR Studio 4 :
این نرم افزار به صورت رایگان در سایت شرکت ATMEL قرار دارد می توانید با رجوع به آدرس http://www.atmel.com آن را دانلود کنید.
این نرم افزار در حقیقت یک اسمبلر برای محصولات AVR اتمل است و به صورت کاملا ویژوالی است.
می تواند با انواع دستگاههای برنامه نویس میکرو ارتباط برقرار کند و کدها را در میکرو دانلود کند.
و قابلیت ترجمه کدها به زبانهای C و Assembly را دارد و ...
انواع برنامه نویسها که AVR Studio 4 با آنها سازگار است:
در این قسمت خصوصیات پروگرامر ها را به زبان انگلیسی ارائه کردم چون به زبان فارسی اصلا قابل فهم نمی بود و باید یکی پیدا می شد تا ترجمه فارسی آن را دوباره ترجمه کند...
Emulators Platforms
In System Programmers
Starter Kits
ICE 40/50
AVRISP
STK500
JTAGICE
JTAGICE
STK501
STK502
STK500/STK501/STK502
STK500
Supports All AVR Devices
Interfaces with AVR Studio
Early Support for New
Devices Push Buttons, LEDs & RS232
STK501
STK500 Expansion Module for ATmega64/128
ZIF Socket & PCB Footprint
Onboard 32 kHz Oscillator
Additional RS232 Port
STK502
STK500 Expansion Module for ATmega169
ZIF Socket & PCB Footprint
Onboard 32 kHz Oscillator
Demo Application with Temperature Sensor
JTAGICE / JTAGICE mkII
Interfaced using AVR Studio
Real-Time Emulation in Actual Silicon
Debug the Real Device at the Target Level
Communicates Directly to the Device through 4-Pin JTAG Interface
One-wire Debug Interface (JTAGICE mkII only)
Supports
Program Breakpoints
Data Breakpoints
Full I/O View and Watches
Full Execution Control
ICE40/50 Emulator
ICE50
Emulates all Peripherals (Both Digital and Analog)
Supports all Instructions And Peripherals Real-Time
All Configurations Done from AVR Studio
Unlimited Number of Breakpoints
Source Level Debugging
Supports the Newest Members of AT mega
And AT tiny Product Families
ICE40
Same Features as ICE50
End Low Cost ICE for ATtiny13, ATtiny26, ATmega8, ATmega8515,
ATmega8535
ICE50 Upgrade Available
پروگرامرهایی که AVR های خاصی را پشتیبانی می کنند:
ICE50
ICE40
ICE200
JTAGICE mkll
JTAGICE
STK502
STK501
STK500
AVRISP
Product
*
*
Tiny11
*
*
*
Tiny12
*
*
*
*
*
Tiny13
*
*
Tiny15
*
*
*
*
Tiny26
*
Tiny28
*
*
*
*
Tiny2313
*
*
90S1200
*
*
90S2313
*
*
90S2323
*
*
90S2343
*
*
*
*
Mega8
*
*
*
*
Mega8515
*
*
*
*
Mega8535
*
*
*
*
*
Mega16
*
*
*
*
Mega162
*
*
*
*
*
Mega32
*
*
*
*
*
*
Mega64
*
*
*
*
*
*
Mega128
*
*
*
*
Mega48
*
*
*
*
Mega88
*
*
*
*
Mega168
*
*
*
*
*
*
Mega169
سالها دل طلب جام جم از ما میکرد، آنچه خود داشت ز بیگانه تمنا میکرد