1.2 Характеристики микроконтроллера aTмega16

• Безаккумуляторная (регистровая) архитектура, благодаря чему микроконтроллеры имеют повышенную производительность за счет уменьшения числа команд пересылок с ОЗУ;

• одноступенчатый конвейер, благодаря которому увеличивается быстродействие за счет одновременного выполнения текущей команды и считывания следующей;

• FLASH- память программ объемом 16К байт с числом циклов стирания/записи не менее 1000;

• оперативная память данных объемом 1К байт;

• энергонезависимая память данных EEPROM емкостью 512 байт с числом циклов стирания/записи 100 000;

• возможность защиты программной памяти от чтения и модификации;

• возможность программирования FLASH- память программ и EEPROM непосредственно в системе управления;

• возможность внутрисхемной отладки приложений с использованием интерфейса JTAG;

• различные способы синхронизации: от встроенного RC-генератора с внутренней или внешней RC-цепочкой, от встроенного генератора с внешним кварцевым резонатором, от внешнего генератора;

• наличие нескольких режимов пониженного энергопотребления;

• наличие устройства контроля напряжения питания;

• процессор имеет полностью статическую архитектуру, т.е. может работать при любой тактовой частоте ниже максимальной;

• большинство команд выполняются за один такт;

• процессор имеет аппаратный умножитель, обеспечивающий выполнение команд умножения за 2 такта;

• четыре 8-разрядных порта ввода-вывода с программным конфигурированием каждого разряда на вход или выход;

• каждый разряд порта имеет повышенную нагрузочную способность – ток 20 мА;

• 8-разрядные таймеры/счетчики Т0 и Т2, имеющие несколько режимов;

• 16-разрядный таймер/счетчик Т1, имеющий 15 различных режимов работы, в т.ч. имеются режим двухканального генератора ШИМ-сигналов и режим захвата;

• аналоговый компаратор;

• 8-канальный 10-разрядный аналого-цифровой преобразователь (АЦП);

• последовательные каналы: универсальный синхронно-асинхронный USART, синхронный SPI и синхронный TWI;

• сторожевой таймер – средство для вывода микроконтроллера из “зависания”.

1.3 Условное графическое обозначение микроконтроллера

Микроконтроллеры могут быть выполнены в корпусах PDIP (20 выводов - прямоугольный) или TQFP (44 вывода - квадратный). На рис. 1 приведено условное графическое обозначение микроконтроллера в корпусе PDIP.

RESET - вход сброса. Для выполнения сброса необходимо удерживать низкий уровень на входе более 50 нс.

XTAL1, XTAL2 - вход и выход инвертирующего усилителя генератора тактовой частоты. К выводам XTAL1, XTAL2 подключается кварцевый резонатор или внешняя RC-цепь.

Vcc, GND – выводы для подключения напряжения питания микроконтроллера.

AVcc и AGND – выводы для подачи напряжения питания на встроенный аналого-цифровой преобразователь.

AREF – вывод для подачи эталонного напряжения на блок ЦАП встроенного аналого-цифровой преобразователя.

Микроконтроллер имеет четыре 8-разрядных порта ввода-вывода: Port A (РA7…РA0), Port B (PB7…PB0), Port C (PC7…PC00), Port D (PD7…PD0) - двунаправленные порты с тремя состояниями. Выходные буферы обеспечивают ток 20 мА

К выводам разрядов портов подключаются внешние устройства управляющей системы (датчики и исполнительные устройства). Все разряды портов могут использоваться как для ввода или вывода данных, так и в альтернативном режиме. За знаком ”/” в разрядах портов указана альтернативная функция вывода. Альтернативная функция определяет ввод сигналов от внешних устройств системы управления к встроенным устройствам микроконтроллера или вывод сигналов от встроенных устройств к внешним устройствам системы управления.

Так:

• внешние напряжения для входов встроенного АЦП подаются через выводы порта А (ADC0-ADC7);

• аналоговые напряжения для входов встроенного аналогового компаратора подаются через выводы разрядов РВ2 и РВ3 (AIN0-AIN1);

• выводы разрядов РВ2,РD2 и PD3 являются входами сигналов прерываний от внешних устройств (INT2,INT1,INT0);

• импульсные сигналы управления выдаются от встроенных устройств через выводы PB3,PD4,PD5,PD7.

• Последовательный интерфейс SPI использует выводы РВ.4 – РВ7.

Рисунок 1

Контрольные вопросы

1. Почему процессоры с безаккумуляторной архитектурой имеют более высокую производительность, чем процессоры с аккумуляторной архитектурой?

2. Разрядность ячейки программной памяти микроконтроллеров семейства AVR.

3. Что обеспечивает конвейер?

4. Разрядность ячейки памяти данных и регистров микроконтроллера.

5. Характеристики микроконтроллера ATмega16.

6. Условное графическое обозначение микроконтроллера и выводы.