Архитектура AVR микроконтроллеров, из чего состоит микроконтроллер
ЛЕКЦИЯ 6. СОВРЕМЕННЫЕ УНИВЕРСАЛЬНЫЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ
Микроконтроллеры компании Atmel AVR и ARM
Компания Atmel – лидер в области производства и разработки микроконтроллеров. Её микроконтроллеры используются во многих встраиваемых решениях, 8-битные контроллеры серии megaAVR с AVR архитектурой положили начало платформе Arduino, сделавшей программирование и использование микроконтроллеров простым как никогда ранее. Кроме AVR, компания производит микроконтроллеры на базе архитектур ARM и MCS-51.
Но микроконтроллеры AVR всё-таки являются самым популярным детищем Atmel благодаря хорошему сочетанию производительности, энергоэффективности и цены. Они хорошо оптимизированы для программирования на языке C либо собственном языке ассемблера. Первые 8-битные микроконтроллеры этой архитектуры были представлены в 1996 году, 32-битные AVR32 появились через 10 лет – в 2006 году.
AVR имеет гарвардскую архитектуру (данные программы и переменных хранятся в разных адресных пространствах) и систему команду RISC (сокращенный набор команд, увеличивающий быстродействие). Вычислительное ядро, память и остальная периферия находятся на одном кристалле, благодаря чему микроконтроллеры AVR представляют собой SoC (System on chip, система на кристалле).
·
·
Кроме флеш-памяти и ОЗУ в AVR микроконтроллерах имеется программируемая EEPROM память. Объём памяти программ – до 512 КБ, Рабочая частота 8-битных AVR контроллеров – до 32 МГц, 32-битных – до 66 МГц. Некоторые из них имеют нативную поддержку интерфейса USB. На сегодняшний день 8-битные AVR микроконтроллеры морально устарели, а семейство AVR32 не получило широкого распространения.
|
|
|
Рис. 1. Обозначения на корпусе микроконтроллера
В последнее время компания Atmel перешла на разработку ARM микроконтроллеры вместо дорабатывания AVR. ARM микроконтроллеры Atmel являются представителями семейств Cortex-M0+, Cortex-M3, Cortex-M4, Cortex-M7. Такое многообразие МК на базе ARM удовлетворит почти любые запросы. Они имеют большие по сравнению с AVR объёмы памяти и тактовые частоты: до 2 МБ памяти программ и до 160 КБ SRAM. Эти микроконтроллеры имеют тактовую частоту до 120 МГц. Кроме того, они имеют нативную поддержку сенсорного ввода Atmel QTouch и интерфейса USB. У МК Atmel на базе ARM Cortex-M4 энергопотребление минимально возможное среди конкурентов, что позволяет создавать высокоавтономные устройства.
Рис. 2. МикроконтроллерAVR на плате
Микроконтроллеры обоих упомянутых выше семейств поддерживают последовательные интерфейсы передачи данных SPI, I2C и UART.
Также Atmel выпускает микроконтроллеры семейства MCS-51 на замену снятым с производства Intel 8051. Их производится более 50 видов. Объём флеш-памяти – до 64 КБ. Микроконтроллеры этого семейства (производства не только Atmel) более 30 лет работают в различных электронных устройствах – от светофоров и торговых автоматов до бортовых авиационных самописцев.
|
|
|
Рис. 3. Конструктор разработчика систем на основе микроконтроллера AVR
Архитектура AVR микроконтроллеров, из чего состоит микроконтроллер
Рассмотрим внутреннюю архитектуру микроконтроллеров AVR, попробуем разобраться из каких блоков состоит кристалл микросхемы и за какие функции отвечает каждый блок, как они взаимодействуют между собою. Также будут приведены полезные сравнения и примеры, ценные заметки что помогут прояснить принципы работы микроконтроллера с внешними устройствами и периферией.
AVR микроконтроллер изнутри
Микроконтроллер изнутри - это компьютер со своим вычислительным устройством, постоянной и динамической памятью, портами ввода-вывода и разной периферией.
Рис. 4. Структура AVR микроконтроллера. Рисунок с сайта digikey.com
Внутри микроконтроллер содержит:
· Быстродействующий процессор с RISC-архитектурой;
· FLASH-память;
· EEPROM-память;
· Оперативную память RAM;
· Порты ввода/вывода;
|
|
|
· Периферийные и интерфейсные модули.
RISC (Reduced Instruction Set Computer) - архитектура с тщательно подобранным набором команд, которые как правило выполняются за один такт работы процессора. Современные AVR микроконтроллеры содержат около 130 команд, которые очень быстро выполняются и не требуют больших затрат как по внутри-процессорным ресурсам, так и по потребляемой мощности.
Дата добавления: 2021-11-30; просмотров: 21; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!