at mega16

انواع میکروکنترلرهای AVR

انواع میکروکنترلرهای AVR :
AVR ها ، میکروکنترلرهای هشت بیتی از نوع CMOS با توان مصرفی پایین هستند که براساس ساختارپیشرفته ی RISC ساخته شده اند.
خانواده ی میکروکنترلرهای AVR،تراشه هایی پیشرفته با امکانات جانبی کامل هستند که بطور کلی به سه دسته ی کلی تقسیم می شوند:
1. Tiny AVR ATiny))
2.Classic AVR AT90S))
3.Mege AVR ATmega))
تفاوت بین این سه نوع به امکانات موجود در آنها مربوط می شود.Tiny AVR ها غالبا״ تراشه هایی با تعداد پایه و مجموعه دستورات کمتری نسبت به Mega AVR ها می- باشند و به عبارتی از لحاظ پیچیدگی حداقل امکانات را دارند.Mega AVR ها حداکثر امکانات را دارند و Classic AVR ها جایی بین این دو نوع قرار می گیرند.البته ازآنجایی که از بین این سه دسته ی ذکر شده Classic AVR ها،قبل از دو گروه دیگر تولید شده اند،امروزه در طراحی های جدید کمتر از آنها استفاده می شودو عملا״ هریک از آنها باتراشه ای ازگروه Mega AVR یا Tiny AVR جایگزین شده اند.
ممکن است در انتهای اسم میکروکنترلر پسوندی هم وجود داشته باشد، مثلا״ Mega16 L.تفاوت تراشه هایی که تنها پسوند اسامی آنها باهم اختلاف دارد،در میزان قابل قبول برای ولتاژ تغذیه و محدوده ی مجاز فرکانسی کریستال مورد استفاده می باشد.پسوندهای L و V را می توان به ترتیب مخفف عبارت های Low Power و Very Llow Power دانست.جدول 2-1 محدوده ی مقادیر را مشخص می کند.

لازم به ذکر است که اصول کار همه ی میکروکنترلر های AVR یکی است و تفاوت آنها در میزان حافظه ی موجود بر روی تراشه و امکانات جانبی می باشد.

 قسمت سوم: خصوصیات ATmega16

این پردازنده دارای 131 دستور قدرتمند است که اکثر آنها در یک سیکل ساعت اجرا می شوند.
دارای 16K بایت حافظه ی Flash قابل برنامه- ریزی،512 بایت حافظه ی EEPROM داخلی و1K بایت حافظه- ی SRAM داخلی است ،همینطور مجهز به قسمت Boot Loader می- باشد.( Boot Loader قسمتی از حافظه ی Flash است که توسط آن میکرو می تواند خودش را برنامه ریزی کند.)
همچنین دارای امکانات جانبی زیر است:
-ارتباط JTAG شامل اسکن کردن امکانات جانبی،پشتیبانی از دیباگ کردن تراشه و برنامه ریزی حافظه های Flash , EEPROM.
- دو تایمر/کانتر 8 بیتی با تقسیم کننده ی فرکانسی مجزا و دارای مد Compare.
- یک تایمر/کانتر 16 بیتی با تقسیم کننده ی فرکانسی مجزا ودارای مدهای capture , compare.
- دارای Real-Time Clock) RTC)
- چهار کانال PWM
- 8 کانال ADC 10 بیتی
- ارتباط سریال دو سیمه ((Two Wire
- ارتباط سریال SPI به صورت Slave / Master
- USART سریال قابل برنامه ریزی
- و... .
ولتاژ عملیاتی همانطور که پیشتر نیز بیان شد،برای ATmega16 از 2.7 ولت تا 5.5 ولت می باشد.فرکانس کاری نیز از 0 MHz تا 16 MHz باید باشد.
2-2 ا نواع حافظه در میکروکنترلرهای AVR:
بطور کلی میکروکنترلرهای AVR سه نوع حافظه ی مختلف دارند:
حافظه ی Flash:
این حافظه محل قرار گرفتن کدهای برنامه است وبطور کلی به دو قسمت Application و Boot تقسیم می شود.قسمت Application برای برنامه ریزی تراشه،مشابه با میکروکنترلرهای دیگر مورد استفاده قرار می گیرد، و قسمت Boot که یکی از ویژگی های جالب AVR نیز می باشد،امکان برنامه ریزی AVR را بدون نیاز به پروگرامر فراهم می آورد.
حافظه ی SRAM :
این حافظه به سه قسمت تقسیم می شود.در ابتدای حافظه، 32 رجیستر همه منظوره قرار دارند،در ادامه هم رجیسترهای I / O قرار دارند که امکان کنترل و کار با امکانات جانبی تراشه را فراهم می کنند.بعد از این دو قسمت نیز حافظه ی داده ی داخلی قرار می گیرد.
حافظه ی EEPROM:
این حافظه قابلیت های ویژه ای را برای میکروکنترلر فراهم می کند.میکروکنترلر می تواند اطلاعاتی را روی این حافظه بنویسد.این اطلاعات با قطع برق یا قطع ولتاژ تغذیه ی میکرو از بین نمی روند و لذا می توانند با راه اندازی مجدد میکرو مورد استفاده قرار گیرند.
AVRmega 16 دارای سه نوع بسته بندی است که عبارتند از: PDIP،TQFP و LF M که در میان آنها PDIP از همه ساده تر است و دارای 40 پایه می باشد.
پایه های AVRmega16 در شکل (2-1) آمده است.

بررسی پایه های ATmega16:
همانگونه که در شکل می بینیم،ATmega16 در این نوع بسته بندی دارای 40 پایه است که کاربرد هریک از این پایه ها را بررسی می کنیم.
Vcc
این پایه ولتاژ تغذیه ی میکرو است که باید در میکروکنترلر ATmega16L به ولتاژی در محدوده ی 2.7V تا 5.5V و در ATmega16 به ولتاژی در محدوده ی 4.5V تا 5.5V متصل گردد.
GND
این پایه به زمین متصل می شود
PA0) Port A تا PA7):
پورت A می تواند بعنوان ورودی های آنالوگ برای مبدل آنالوگ به دیجیتال استفاده شود.در صورتی که از مبدل آنالوگ به دیجیتال استفاده نگردد،می توان از این پورت بعنوان 8 پایه I / O دو طرفه استفاده کرد.هریک از پایه های پورت می تواند از یک مقاومت Pull-up خارجی استفاده کند.علاوه بر این،این پورت توانایی پذیرش و نیز دادن جریان های بالا را دارد.پایه های این پورت در زمان reset در حالت امپدانس بالا (Tri-state) قرار می گیرد.
PB0 )Port B تا PB7)، Port C(PC0تاPC7)وPort D(PD0 تا(PD7 :
این پورت ها،پورت هایI / O دو طرفه ی 8 بیتی،با مقاومت های Pull-up داخلی می باشند.بافر خروجی این پورت ها توانایی پذیرش و نیز دادن جریان های بالا را دارد و پایه های آنها در زمان reset در حالت امپدانس بالا قرار می گیرد.
RESET
یک پایه ی ورودی است که اگر برای حداقلS �1.5 صفر (منطقی) بشود٬ حتی اگر کلاکی هم به تراشه اعمال نشود،با این وجود میکرو reset می گردد.
XTAL1
این پایه ،یک پایه ی ورودی است که به تقویت کننده ی اسیلاتور متصل می شود و به مدار تولید کلاک تراشه نیز وارد می گردد.
XTAL2
این پایه،یک پایه ی خروجی است که از تقویت کننده ی اسیلاتور خارج می شود.
AVCC
این پایه منبع تغذیه ی مربوط به پورت Aو مبدل آنالوگ به دیجیتال می باشد و حتی در صورتی که ازADC استفاده نشود، باید حتما״ به Vcc متصل گردد.اگر ازADC هم استفاده می شود بهتر است این پایه با یک فیلتر پایین گذر بهVcc متصل شود.
AREF
این پایه ولتاژ مرجع آنالوگ برای مبدل آنالوگ به دیجیتال می باشد.
روش های پروگرام کردن میکروکنترلر:
بطور کلی برای برنامه ریزی از چهار روش می توانیم استفاده کنیم:
1- روش موازی:
در این روش که برای میکروکنترلر های قدیمی تر رایج است،میکرو باید در سوکت پروگرام قرار داده شود،علاوه بر این برای شروع برنامه ریزی، لازم است تا ولتاژ +12V به پایه ی RESETاعمال گردد.این روش (بر خلاف سه روش دیگر)برای تمام انواع خانواده یavr قابل اجراست و سریعترین روش برنامه ریزی نیز به حساب می آید.
2- JTAG:
برای میکروکنترلرهایی که حافظه ی Flash در آنها از 16K بایت بیشتر باشد،امکان استفاده از ارتباط برای برنامه ریزی ،دیباگ کردن تراشه و چک کردن امکانات جانبی وجود دارد.
3- خود برنامه ریزی (Self programming):
در میکروکنترلر های پیشرفته،قابلیتی بنام Boot Loader به آنها اضافه شده است که میکرو می تواند به کمک این قسمت و توسط هرگونه ارتباط جانبی (TWI, SPI, Parallel و...) به صورت خودکار خودش را برنامه ریزی کند.
4- ISP (In System Programming)
که ما از روش اخیر استفاده می کنیم.در این روش میکرو در مدار اصلی خود بصورت مستقیم برنامه ریزی می گردد.