Архитектура AVR

Микроконтроллеры AVR имеют гарвардскую архитектуру (программа и данные находятся в разных адресных пространствах) и систему команд, близкую к идеологии RISC. Процессор AVR имеет 32 8-битных регистра общего назначения, объединённых в регистровый файл. В отличие от «идеального» RISC, регистры не абсолютно ортогональны:

  • Три «сдвоенных» 16-битных регистра-указателя X (r26:r27), Y (r28:r29) и Z (r30:r31);

  • Некоторые команды работают только с регистрами r16…r31;

  • Результат умножения (в тех моделях, в которых есть модуль умножения) всегда помещается в r0:r1.

 Система команд микроконтроллеров AVR весьма развита и насчитывает в различных моделях от 90 до 133 различных инструкций. Большинство команд занимает только 1 ячейку памяти (16 бит). Большинство команд выполняется за 1 такт.

Всё множество команд микроконтроллеров AVR можно разбить на несколько групп:

  • команды логических операций;

  • команды арифметических операций и команды сдвига;

  • команды операции с битами;

  • команды пересылки данных;

  • команды передачи управления;

  • команды управления системой.

Управление периферийными устройствами осуществляется через адресное пространство данных. Для удобства существуют «сокращённые команды» IN/OUT.

У AVR контроллеров  есть несколько семейств:

  • tinyAVR:

    • Флеш-память 16 Кб, SRAM 512 б, EEPROM 512 б;

    • Число линий ввод-вывода 4-18 (общее количество выводов 6-32);

    • Ограниченный набор периферийных устройств.

  • MegaAVR:

    • Флеш-память 256 Кб, SRAM 8 Кб, EEPROM 4 Кб;

    • Число линий ввода-вывода 23-86 (общее количество выводов 20-100);

    • Аппаратный умножитель;

    • Расширенная система команд и периферийных устройств.

  • XMEGA AVR:

    • Флеш-память 384 Кб, SRAM 32 Кб, EEPROM 4 Кб;

    • Четырёхканальный DMA-контроллер;

    • Инновационная система обработки событий.

На основе стандартных семейств выпускаются микроконтроллеры, адаптированные под конкретные приложения:

  • со встроенными интерфейсами USB, CAN, контроллером LCD;

  • со встроенным радиоприёмо-передатчиком — серии ATAхxxx, ATAMxxx;

  • для управления электродвигателями — серия AT90PWMxxxx;

  • для автомобильной электроники;

  • для осветительной техники.

Версии контроллеров

ATmega/tinyXXX — базовая версия.

ATXXXL — версии контроллеров, работающих на пониженном (Low) напряжении питания, обычно 1,8 или 2,7 В.

ATXXXP — малопотребляющие версии (до 100 нА в режиме Power-down), применена технология picoPower (анонсированы в июле 2007), повыводно и функционально совместимы с предыдущими версиями.

ATXXXA — уменьшен ток потребления, перекрывается весь диапазон тактовых частот и напряжений питания двух предыдущих версий (также, в некоторых моделях, добавлены новые возможности и новые регистры, но сохранена полная совместимость с предыдущими версиями). Микроконтроллеры «А» и «не-А» с точки зрения программатора ничем не отличаются.



АТmegaXXX-PI — корпус DIP

АТmegaXXX-PU — корпус DIP, бессвинцовый (Pb-free) припой



АТmegaXXX-AI — корпус TQFP

АТmegaXXX-AU — корпус TQFP, бессвинцовый (Pb-free) припой



(цифры 8/10/16/20 перед индексом означают максимальную частоту, на которой микроконтроллер может стабильно работать при нормальном для него напряжении питания).

Устройства ввода/вывода МК

МК AVR имеют развитую периферию:

  • Многофункциональные, двунаправленные GPIO порты ввода/вывода со встроенными подтягивающими резисторами. Конфигурация портов в/в задаётся программно.

  • В качестве источника тактовых импульсов может быть выбран:

    • кварцевый резонатор;

    • внешний тактовый сигнал;

    • внутренний RC-генератор (частота 1, 2, 4, 8 МГц).

  • Внутренняя Флеш-память команд до 256 KБ (не менее 10 000 циклов перезаписи).

  • Отладка программ осуществляется с помощью интерфейсов JTAG или debugWIRE:

    • сигналы JTAG (TMS, TDI, TDO, и TCK) мультиплексированы на порт ввода/вывода. Режим работы — JTAG или порт — задаётся соответствующим битом в регистре fuses. МК AVR поставляются с включённым интерфейсом JTAG.

  • Внутреннее EEPROM данных до 4 КБ (100 000 циклов).

  • Внутренняя SRAM до 8 KБ время доступа 1 такт.

  • Внешняя память объёмом до 64 КБ (Mega8515 и Mega162).

  • Таймеры c разрядностью 8, 16 бит.

  • ШИМ-модулятор (PWM) 8-, 9-, 10-, 16-битный.

  • Аналоговые компараторы.

  • АЦП (ADC) с дифференциальными входами, разрядность 10 бит (12 для XMEGA AVR):

    • программируемый коэффициент усиления перед АЦП 1, 10 и 200;

    • опорное напряжение 2,56 В.

  • Различные последовательные интерфейсы, включая:

    • двухпроводной интерфейс TWI, совместимый с I²C;

    • универсальный синхронно/асинхронный приёмопередатчик UART/USART;

    • синхронный последовательный порт Serial Peripheral Interface (SPI).

  • USB серия AT90USBxxxx.

  • CAN серия AT90CANxxx.

  • LCD серии ATmega169 и Atmega329.

  • Датчики температуры ATtiny25, ATtiny45, Attiny85.

Не все периферийные устройства могут быть включены программно. Бит в регистре fuses может быть изменён только программатором.
Бесплатный хостинг uCoz