סוגים וסידור מבקרי מיקרו AVR

AVR - זהו שמה של משפחת המיקרו-בקרים הפופולרית שהחברה מייצרת. אטמל. בנוסף ABP תחת מותג זה מונפקים בקרי מיקרו ואדריכלות אחרות כמו ARM ו- i8051.

מהם בקרי מיקרו AVR?

ישנם שלושה סוגים של בקרי מיקרו:

1. AVR 8 סיביות.

2. AVR 32 סיביות.

3. AVR xMega

במשך יותר מעשור, הפופולרי ביותר הוא משפחת המיקרו-בקרים של 8 סיביות. חמאות רבות החלו ללמוד ממנו בקרי מיקרו. כמעט כולם למדו את עולם הבקרים הניתנים לתכנות על ידי מלאכתם הפשוטה, כמו אורות מהבהבים של LED, מדחומים, שעונים, כמו גם אוטומציה פשוטה, כמו בקרת מכשירי תאורה וחימום.

בקרי מיקרו AVR 8 סיביות, בתורם, מחולקים לשתי משפחות פופולריות:

• חיוך - השם מראה כי הצעיר ביותר (זעיר - צעיר, צעיר, צעיר), בעצם יש 8 סיכות ומעלה. נפח הזיכרון והפונקציונליות שלהם בדרך כלל צנוע יותר מאשר בהמשך;

• אטמגה - לבקרי מיקרו מתקדמים יותר יש יותר זיכרון, סיכות ויחידות פונקציונליות שונות;

תת-משפחתית החזקה ביותר של בקרי מיקרו היא xMega - בקרי מיקרו אלה זמינים במקרים עם מספר עצום של סיכות, בין 44 ל 100. כל כך הרבה נחוץ לפרויקטים עם מספר רב של חיישנים ומפעילים. בנוסף, קיבולת הזיכרון והמהירות המוגדלים מאפשרים לך להשיג ביצועים גבוהים.

פענוח: Pin (eng. Pin - מחט, סיכה) הוא הפלט של המיקרו-בקר או, כמו שאומרים, הרגל. מכאן המילה "pinout" - כלומר מידע על המטרה של כל אחת מהרגליים.

בשביל מה מיועדים מיקרו-בקרים ולמה הם מיועדים?

בקרי מיקרו משמשים כמעט בכל מקום! כמעט כל מכשיר במאה ה -21 עובד על בקר מיקרו: מכשירי מדידה, כלים, מכשירי חשמל ביתיים, שעונים, צעצועים, תיבות נגינה וגלויות, כמו גם הרבה יותר; ספירה בלבד תארוך מספר דפי טקסט.

היזם יכול להשתמש באות האנלוגי מתחתיתו לכניסה של המיקרו-בקר ולתמרן נתונים על ערכו. עבודה זו מבוצעת על ידי ממיר אנלוגי-לדיגיטלי (ADC). פונקציה זו מאפשרת למשתמש לתקשר עם המיקרו-בקר, כמו גם לתפוס פרמטרים שונים של העולם הסובב באמצעות חיישנים.

בבקרי מיקרו AVR נפוצים, למשל, Atmega328אשר בשנת 2017 הוא לב ליבם של מעגלים רבים ארדואינואבל עליהם אחר כך. 8 ערוצים משומשים ADCעם עומק קצת 10 סיביות. משמעות הדבר היא שאתה יכול לקרוא את הערך משמונה חיישנים אנלוגיים. וחיישנים דיגיטליים מחוברים לפלטים הדיגיטליים, וזה אולי ברור. עם זאת, אות דיגיטלי יכול להיות רק 1 (יחידה) או 0 (אפס), ואילו אות אנלוגי יכול לקחת מספר אינסופי של ערכים.

הסבר:

קיבולת הוא ערך המאפיין את האיכות, הדיוק והרגישות של הקלט האנלוגי. זה לא נשמע מאוד ברור. קצת תרגול: ADC של 10 סיביות, מקליט מידע אנלוגי מיציאה ב 10 ביט זיכרון, או במילים אחרות, אות דיגיטלי המשתנה בצורה חלקה מזהה על ידי בקר מיקרו כערך מספרי מ- 0 ל 1024.

ADC עם 12 סיביות רואה את אותו האות, אך ברמת דיוק גבוהה יותר - בצורה 0-4096, מה שאומר שהערכים המדודים של אות הקלט יהיו מדויקים פי 4 יותר. כדי להבין מאיפה הגיעו 1024 ו- 4096, פשוט העלו 2 לכוח של עומק הסיביות של ה- ADC (2 לכוח של 10, עבור 10 ביט וכו ').

כדי לשלוט על עוצמת העומס, ישנם ערוצי PWM העומדים לרשותכם, ניתן להשתמש בהם, למשל, כדי להתאים את הבהירות, הטמפרטורה או מהירות המנוע. באותו 328 בקר יש 6 מהם.

באופן כללי, המבנה של בקר המיקרו AVR מתואר בתרשים:

כל הצמתים חתומים, אך עדיין ייתכן ששמות מסוימים אינם כה ברורים. בואו נסתכל על הסימון שלהם.

• ALU - מכשיר אריתמטי-לוגי. נדרש לביצוע החישוב.

• אוגרי מטרה כללית (RON) - רישומים שיכולים לקבל נתונים ולאחסן אותם בזמן שהמיקרו-בקר מחובר לחשמל, נמחקים לאחר אתחול מחדש. משמשים כתאים זמניים לפעולות נתונים.

• הפרעות - משהו כמו אירוע שמתרחש כתוצאה מהשפעות פנימיות או חיצוניות על בקר המיקרו - הצפת טיימר, הפרעה חיצונית מהסיכה MK וכו '.

• Jtag - ממשק לתכנות במעגל ללא הסרת המיקרו-בקר מהלוח.

• פלאש, זיכרון RAM, EEPROM - סוגי זיכרון - תוכניות, נתוני עבודה זמניים, אחסון לטווח ארוך ללא תלות באספקת החשמל למיקרו-בקר, לפי הסדר בשמות.

• טיימרים ומונים - הצמתים החשובים ביותר במיקרו-בקר, בדגמים מסוימים המספר שלהם יכול להיות עד תריסר. הם נדרשים על מנת לדווח על מספר המדדים בהתאמה, על פרקי זמן, והדלפקים מגדילים את ערכם עבור כל אחד מהאירועים. עבודתם ומצבה תלויים בתוכנית, אולם פעולות אלה מבוצעות בחומרה, כלומר במקביל לטקסט הראשי של התוכנית, הם יכולים לגרום להפרעה (על ידי הצפת טיימר, כאופציה) בכל שלב של ביצוע קוד, בכל קו שהוא.

• A / D (אנלוגי / דיגיטלי) - ADC, כבר תיארנו את מטרתו.

• WatchDogTime (טיימר כלב השמירה) - מתנד RC שאינו תלוי במיקרו-בקר ואפילו מחולל השעון שלו, הסופר פרק זמן מסוים ומייצר אות איפוס של MK אם הוא עבד, ומתעורר אם הוא היה במצב שינה (חיסכון בחשמל). ניתן לבטל את פעולתו על ידי הגדרת bit WDTE ל- 0.

תפוקות המיקרו-בקר חלשות למדי, כלומר, הזרם דרכם הוא לרוב עד 20-40 מילי-אמפר, וזה מספיק כדי להאיר את מחווני ה- LED וה- LED. לצורך עומס חזק יותר נדרשים מגברי זרם או מתח, למשל, אותם טרנזיסטורים.

מה אתה צריך כדי להתחיל ללמוד מיקרו-בקרים?

ראשית עליכם לרכוש את המיקרו-בקר עצמו. תפקידו של המיקרו-בקר הראשון יכול להיות כל Attiny2313, Attiny85, Atmega328 ואחרים. עדיף לבחור את המודל שמתואר בשיעורים בהם תעסוק.

הדבר הבא שאתה צריך זה מתכנת. יש צורך להוריד קושחה לזכרו של ח"כ. היא נחשבת לזולה והפופולרית ביותר USBASP.

מעט מתכנת יקר יותר, אך נפוץ לא פחות AVRISP MKII, שתוכלו לעשות בעצמכם - מלוח רגיל ארדואינו

אפשרות נוספת היא להבהיר אותם USB UART מתאם, אשר מתבצע לרוב על אחד הממירים: FT232RL, CH340, PL2303 ו- CP2102.

במקרים מסוימים משתמשים בבקרי מיקרו-הרסיבר עם תמיכה בחומרת USB לממיר כזה; אין יותר מדי דגמים כאלה. הנה כמה:

• ATmega8U2;

• ATmega16U2;

• ATmega32U2.

רק "אך" אחד - יש לטעון תחילה את טעון האתחול של UART בזיכרון של מיקרו-בקר. כמובן שבשביל זה אתה עדיין זקוק למתכנת עבור בקרי מיקרו AVR.

מעניין: Bootloader - זוהי תוכנית רגילה עבור מיקרו-בקר, אך עם משימה לא שגרתית - לאחר השקתה (התחברות לכוח) היא מצפה זמן מה שניתן יהיה לטעון אותה קושחה. היתרון בשיטה זו הוא שאתה יכול להבהב כל מתאם USB-UART, והם זולים מאוד. החיסרון הוא שקושחת הקושחה זמן רב לטעינה.

לעבודה UART (RS-232) ממשק בבקרי מיקרו AVR הקצה UDR שלם שלם (פנקס נתונים של UART). UCSRA (הגדרות סיב משדר מקלט RX, TX), UCSRB ו- UCSR set - מערכת רישומים האחראית על הגדרות הממשק בכללותם.

איך אוכל לכתוב תוכניות?

בנוסף למתכנת, לכתיבה והורדת התוכנית אתה זקוק לסביבת פיתוח IDE. אתה יכול כמובן לכתוב קוד בפנקס רשימות, לעבור דרך מהדרים וכו '. מדוע זה הכרחי כשיש אופציות מוכנות ומוכנות. אולי אחד החזקים ביותר הוא ה- IAR, אך הוא משולם.

ה- IDEA הרשמי של Atmel הוא סטודיו AVR, ששמה שונה לסטודיו של Atmel בגרסה 6. הוא תומך בכל בקרי המיקרו AVR (8, 32, xMega), מגלה אוטומטית פקודות ועוזר להיכנס, מדגיש את התחביר הנכון ועוד ועוד.בעזרתו תוכלו להבהיר את חבר הכנסת.

הנפוץ ביותר הוא C AVR, אז מצא הדרכה עליו, יש טונות של אפשרויות בשפה הרוסית, ואחת מהן היא Khartov V.Ya. "בקרי מיקרופון AVR. סדנה למתחילים. "

הדרך הקלה ביותר ללמוד AVR

קנו או עשו זאת בעצמכם לוח ארדואינו. פרויקט הארדואינו תוכנן במיוחד למטרות חינוכיות. יש לו עשרות לוחות עם צורות שונות ומספר אנשי קשר. הדבר החשוב ביותר בארדואינו הוא שאתה קונה לא סתם מיקרו-בקר, אלא לוח ניפוי מלא מהודח ללוח מעגלים מודפס בטקסטוליט איכותי, מכוסה מסכה ורכיבי SMD רכובים.

הנפוצים ביותר הם Arduino Nano ו- Arduino UNO, הם זהים בעיקרם, פרט לכך שה"נונו "קטן פי 3 מה-" Uno ".

כמה עובדות:

• ניתן לתכנת את Arduino בשפה סטנדרטית - "C AVR";

• שלו - חיווט;

• סביבת פיתוח סטנדרטית - Arduino IDE;

• כדי להתחבר למחשב, אתה רק צריך לחבר את כבל ה- USB לשקע המיקרו-USB בלוח Arduino ננו, להתקין את מנהלי ההתקנים (קרוב לוודאי שזה יקרה אוטומטית, למעט כאשר הממיר ב- CH340, לא היו לי דרייברים ב- Win 8.1, הייתי צריך להוריד אותו, אבל זה זה לא לקח הרבה זמן.) ואז תוכל להעלות את "הסקיצות" שלך;

• "סקיצות" הוא שם התוכניות ל arduino.

מסקנות

בקרי מיקרו יעזרו מעולה בתרגול הרדיו החובבני שלכם, שיאפשר לכם לגלות את עולם האלקטרוניקה הדיגיטלית, לעצב מכשירי מדידה משלכם וציוד אוטומציה ביתי.