ВВЕДЕНИЕ
В классической микропроцессорной системе используются отдельная микросхема процессора, отдельные микросхемы памяти и отдельные порты ввода вывода. Стремительное развитие микропроцессорной техники требует всё большей и большей степени интеграции микросхем.
Именно поэтому были разработаны микросхемы, которые объединяют в себе сразу все элементы микропроцессорной системы. Такие микропроцессоры называются микроконтроллерами. В советское время такие микросхемы называли «Однокристальные микро ЭВМ».
Для однокристальных микроконтроллеров понятие «центральный процессор» обычно не употребляется. Так как процессор – это все-таки отдельное устройство. Функции процессора в микроконтроллере заменяет арифметико-логическое устройство (АЛУ).
Кроме АЛУ, микроконтроллер содержит в своём составе:
тактовый генератор;
память данных;
память программ;
порты ввода-вывода.
Все эти элементы соединены между собой внутренними шинами данных и адреса. С внешним миром микроконтроллер общается при помощи портов ввода-вывода. Любой микроконтроллер всегда имеет один или несколько портов. Кроме того, современные микроконтроллеры всегда имеют встроенную систему прерываний, а также встроенные программируемые таймеры, компараторы, цифроаналоговые преобразователи и многое другое.
Если речь идёт не о большом компьютере, а о портативном устройстве управления, то в нём применяются именно микроконтроллеры. Конечно, любая реальная схема редко обходится без простых логических микросхем, триггеров, счётчиков и тому подобного. Но основой всегда является микроконтроллер.
Чистые микропроцессоры в настоящее время применяются только в персональных компьютерах.
Разработка принципиальной схемы устройства
Микроконтроллер Atmega16 фирмы Atmel
Структура, основные характеристики и возможности
Рис. 1.1 Блок-схема ATmega16
Рис. 1.2 – Расположение выводов ATmega16
Отличительные особенности ATmega16
8-разрядный высокопроизводительный AVR микроконтроллер с малым потреблением
Прогрессивная RISC архитектура
- 130 высокопроизводительных команд, большинство команд выполняется за один тактовый цикл
- 32 8-разрядных рабочих регистра общего назначения
- Полностью статическая работа
- Производительность приближается к 16 MIPS (при тактовой частоте 16 МГц)
- Встроенный 2-цикловый перемножитель
Энергонезависимая память программ и данных
- 16 Кбайт внутрисистемно программируемой Flash памяти (In-System Self-Programmable Flash)
- Обеспечивает 1000 циклов стирания/записи
- Дополнительный сектор загрузочных кодов с независимыми битами блокировки
Внутрисистемное программирование встроенной программой загрузки
- Обеспечен режим одновременного чтения/записи (Read-While-Write)
- 512 байт EEPROM
- Обеспечивает 100000 циклов стирания/записи
- 1 Кбайт встроенной SRAM
- Программируемая блокировка, обеспечивающая защиту программных средств пользователя
Интерфейс JTAG (совместимый с IEEE 1149.1)
- Возможность сканирования периферии, соответствующая стандарту JTAG
- Расширенная поддержка встроенной отладки
- Программирование через JTAG интерфейс: Flash, EEPROM памяти, перемычек и битов блокировки
Встроенная периферия
- Два 8-разрядных таймера/счетчика с отдельным предварительным делителем, один с режимом сравнения
- Один 16-разрядный таймер/счетчик с отдельным предварительным делителем и режимами захвата и сравнения
- Счетчик реального времени с отдельным генератором
- Четыре канала PWM
- 8-канальный 10-разрядный аналого-цифровой преобразователь
- 8 несимметричных каналов
- 7 дифференциальных каналов (только в корпусе TQFP)
- 2 дифференциальных канала с программируемым усилением в 1, 10 или 200 крат (только в корпусе TQFP)
- Байт-ориентированный 2-проводный последовательный интерфейс
- Программируемый последовательный USART
- Последовательный интерфейс SPI (ведущий/ведомый)
- Программируемый сторожевой таймер с отдельным встроенным генератором
- Встроенный аналоговый компаратор
Специальные микроконтроллерные функции
- Сброс по подаче питания и программируемый детектор кратковременного снижения напряжения питания
- Встроенный калиброванный RC-генератор
- Внутренние и внешние источники прерываний
- Шесть режимов пониженного потребления: Idle, Power-save, Power-down, Standby, Extended Standby и снижения шумов ADC
Выводы I/O и корпуса
- 32 программируемые линии ввода/вывода
- 40-выводной корпус PDIP и 44-выводной корпус TQFP
Рабочие напряжения
- 2,7 - 5,5 В (ATmega16L)
- 4,5 - 5,5 В (ATmega16)
Рабочая частота
- 0 - 8 МГц (ATmega16L)
- 0 - 16 МГц (ATmega16)
|
