Функціональні вузлі мікроконтролеру

1.2 Функціональні вузлі мікроконтролеру

1.2.1   Технічні характеристики

Для розробки свого пристрою я використав микроконтроллер фірми ATMEL AT90S2313. Він являє собою 8-розрядний AVR ® микроконтроллер з RISC архітектурою, 2Кбайт Flesh-пам’яті та підтримкою внутрсистемного програмування низького енергоспоживання.

Він має наступні характеристики:

·          118 потужних інструкцій - більшість з них виконуються за один такт

·          Кбайт Flash-пам'яті з підтримкою внутрісистемного програмування

·          SPI-послідовний інтерфейс для завантаження програмного коду Ресурс:

-    1000 циклів запису / стирання

·          128 байтів EEPROM: Ресурс:

-    100 000 циклів запис / стирання

·          Робочі регістри загального призначення 32 х 8

·          15 програмувальних ліній I / O

·          Живлення VCC: від 2.7 В до 6.0 В

·          Повністю статичний режим роботи:

-    Від 0 до 10 МГц, при живленні від 4.0 В до 6.0 В

-    Від 0 до 4 МГц, при живленні від 2.7 В до 6.0 В

·          Продуктивність, аж до 10 MIPS при 10 МГц

·          Один 8-ми розрядний таймер / лічильник з окремим попередніми ділителем частоти

·          Один 16-ти розрядний таймер / лічильник з окремим попередніми ділителем частоти з режимами порівняння та захоплення

·          Повнодуплексний UART

·          Обираємо 8, 9, або 10-ти розрядні режими широтно-імпульсної модуляції (шим)

·          Зовнішні та внутрішні джерела переривання

·          Програмний таймер з вбудованим тактовим генератором

·          Вбудований аналоговий компаратор

1.2.2 Загальна структура МК

Ядро мікроконтролера AVR AT90S2313 виконане по вдосконаленій RISC архітектурі(рис.1.2.1) , в якій використовується ряд рішень, направлених на підвищення швидкодії мікроконтролерів

Рис 1.2.1. Блок схема ядра МК AT90S2313

Загальна структура МК AT90S2313 полягає у тому, що арифметико-логічний пристрій (АЛУ), що виконує всі обчислення, підключений безпосередньо до 32-м робочим регістрам, об'єднаним в регістровій файл. Завдяки цьому АЛУ виконує одну операцію (читання вмісту регістрів, виконання операції і запис результату назад в регістровий файл) за один машинний цикл. Крім того, в мікроконтролері AT90S2313 кожна з команд займає лише один елемент пам'яті програми. У мікроконтролерах AVR реалізована Гарвардська архітектура, яка характеризується роздільною пам'яттю програм й даних, кожна з яких має власні шини доступу до них. Така організація дозволяє одночасно працювати як з пам'яттю програм, так і з пам'яттю даних. Розділення шин доступу дозволяє використовувати для кожного типа пам'яті шин різної розрядності, а також реалізувати конвеєризацію. Конвеєризація полягає в тому, що під час виконання поточною команда виробляється вибірка з пам'яті і дешифрування кода наступної команди.

На відміну від RISC-міккроконтролерів інших фірм, в мікроконтролерах AVR використовується 2-уровневий конвеєр, а тривалість машинного циклу складає всього один період кварцового резонатора. В результаті, при нижчій тактовій частоті вони можуть забезпечувати ту ж продуктивність, що й RISС-микроконтролеры інших фірм.

1.2.3 Генератор тактових імпульсів

В мікроконтролері AT90S2313 виводи XTALI і XTAL2 є входом і виходом інверт. підсилювача, на якому можна зібрати генератор тактовим імпульсів. Можна використовувати як кварцові, так і керамічні резонатори. Якщо потрібно використовувати зовнішній тактової сигнал, він подається на вивід XTAL1, а вивід XTAL2 при цьому залишається непідключеним.

Рис 1.2.3. підключення зовнішнього кварцового генератора до мікроконтролера

Рис 1.2.4. підключення джерела тактових імпульсів

1.2.4 Пристрої пам’яті

Пам'ять програм

AT90S2313 містить 2 Кб флеш-пам'яті для зберігання програм. Флеш-пам'ять організована як 1Кх16. У фірмовому описі мікроконтролера стверджується, що флеш-пам'ять можна перепрограмувати до 1000 разів.

Програмний лічильник має ширину 10 бітів і дозволяє адресувати 1024 слів пам'яті програм.

Способи занесення інформації (тобто програм) у флеш-пам'ять мікроконтролера будуть розглянуті далі.

EEPROM пам'ять даних

AT90S2313 містить 128 байтів електричної енергонезалежної пам'яті (EEPROM). EEPROM організована як окрема область даних, кожен байт якої може бути прочитаний і при необхідності перезаписаний. EEPROM витримує не менше 100 000 циклів запису / стирання. До цієї пам'яті може звертатися програма, считуя або записуючи які-небудь дані. Крім того, дані в цю пам'ять можна занести за допомогою спеціального пристрою - програматора, на етапі виготовлення і програмування конструкції. Її зручно використовувати для зберігання будь-яких констант.

Оперативна пам'ять даних

На рис. 2.17 показана організація пам'яті даних у AT90S2313. 224 комірки пам'яті включають в себе регістровий файл, пам'ять вводу / виводу і оперативну пам'ять даних.

Перші 96 адрес використовуються для регістровий файлу та пам'яті введення / виводу, наступні 128 - для ОЗУ даних.

При зверненні до пам'яті використовуються п'ять різних режимів адресації: прямий, безпосередній зі зміщенням, безпосередній, безпосередній з попередніми декрементом і безпосередній з постінкрементом. Регістри R26 ... R31 регістровий файлу використовуються як покажчики для безпосередньої адресації.

Пряма адресація має доступ до всієї пам'яті даних. Безпосередня адресація зі зсувом використовується для доступу до 63ячейок, базовий адрес яких задається вмістом регістрів Y або Z.

Для безпосередньої адресації з інкрементом і декрементом адреси використовуються адресні регістри X, Y та Z.

За допомогою будь-якого з цих режимів можна здійснювати доступ до всіх 32 регістра загального призначення, 64 регістр введення / виводу і 128 комірок ОЗУ.

Рис.1.2.5 Карта пам’яті МК AT90S2313

Рис. 1.2.6. Організація пам’яті даних в мікроконтролерах AT90S2313

Похожие работы

Автоматизована система керування заводу по виготовленню цегли

Скачать

59291

8

18

... ів визначається технічними вимогами, що пред'являються до процесу вимірювання температури.Термопара (термоелектричний перетворювач) складається з двох з'єднаних на одному з кінців провідників, виготовлених із металів, що володіють різними термоелектричними властивостями. Рис.13. Термопара(схеми) З'єднані кінці, які звуться робочим спаєм, опускають у вимірюване середовище, а вільні кінці ( ...

Розробка, дослідження системи керування на основі нейронної мережі

Скачать

162243

21

52

... випадків, аварій, а з цим і простоїв на підприємстві, укріпити та створити культуру трудової діяльності. Виконання та розробка дипломного проекту “ Розробка дослідження системи керування електроприводом змінного струму дизель-потягу з використанням нейронних мереж ” відбувається за допомогою комп'ютера, тому питання охорони праці розглядаються щодо забезпечення здорових і безпечних умов роботи ...

Розробка інвертора напруги для апаратури зв'язку

Скачать

106974

8

31

... на автономне (не пов'язану з мережею змінного струму) навантаження. Як навантаження автономного інвертора може виступати як одиничний споживач, так і розгалужена мережа споживачів. 2.1 Джерела безперебійного та гарантованого електроживлення Під гарантованим живленням (ГЖ) варто розуміти забезпечення апаратури зв'язку й засобів автоматизації електроенергією в будь-яких режимах роботи системи ...

Проект реорганізації швейного цеху на швейній фабриці "Ricco"

Скачать

96110

18

0

... обробки даного вузла на різних моделях. У випадку невиходів, між робітниками здійснюється взаємодопомога або заміна виконавців, що значно спрощує процес виготовлення вироба. Метою реорганізації швейного цеху є: розробка секційного агрегатно-групового потоку, впровадження в заготовчу секцію декількох груп по обробці окремих деталей та вузлів, впровадження нового, більш ефективного обладнання фі ...