Микроконтроллеры AVR семейства Classic фирмы ATMEL (2000,00 руб.)

Стр.3

Стр.4

Стр.5

Стр.6

Стр.7

УДК 004.312 (035.5) ББК 32.844.1я2 Е26 Е26 Евстифеев, А. В. Микроконтроллеры AVR семейства Classic фирмы ATMEL / А. В. Евстифеев. — 7-е изд., эл. — 1 файл pdf : 287 с. — Москва : ДМК Пресс, ДодэкаXXI, 2023. — (Мировая электроника). — Систем. требования: Adobe Reader XI либо Adobe Digital Editions 4.5 ; экран 10". — Текст : электронный. ISBN 978-5-89818-588-6 Книга представляет собой справочное издание по применению микроконтроллеров AVR семейства Classic фирмы ATMEL. Рассмотрены особенности архитектуры, приведены основные электрические параметры. Подробно описаны система команд, периферия, а также способы программирования. Предназначена для разработчиков радиоэлектронной аппаратуры, инженеров, студентов технических вузов. УДК 004.312 (035.5) ББК 32.844.1я2 Электронное издание на основе печатного издания: Микроконтроллеры AVR семейства Classic фирмы ATMEL / А. В. Евстифеев. — 6-е изд. — Москва : ДМК Пресс, Додэка-XXI, 2015. — 286 с. — (Мировая электроника). — ISBN 978-5-97060-260-7. — Текст : непосредственный. В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных техническими средствами защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации. ISBN 978-5-89818-588-6 © Издательский дом «ДодэкаXXI» © Издание, ДМК Пресс, 2015 ® Серия «Мировая электроника»

Стр.3

ОГЛАВЛЕНИЕ ПРЕДИСЛОВИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 ГЛАВА 1. ЗНАКОМСТВО С СЕМЕЙСТВОМ CLASSIC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 1.2. ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 1.3. ХАРАКТЕРИСТИКИ ЯДРА МИКРОКОНТРОЛЛЕРА . . . . . . . . . . . . . .10 1.4. ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОДСИСТЕМЫ ВВОДА/ВЫВОДА . . . . . . . . . . .10 1.5. ПЕРИФЕРИЙНЫЕ УСТРОЙСТВА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 1.6. АРХИТЕКТУРА ЯДРА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 1.7. ЦОКОЛЕВКА И ОПИСАНИЕ ВЫВОДОВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13 ГЛАВА 2. АРХИТЕКТУРА МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ СЕМЕЙСТВА CLASSIC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27 2.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27 2.2. ОРГАНИЗАЦИЯ ПАМЯТИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36 2.2.1. Память программ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36 2.2.2. Память данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38 2.2.2.1. Статическое ОЗУ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39 2.2.2.2. Регистры общего назначения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44 2.2.2.3. Регистры ввода/вывода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46 2.2.2.4. Способы адресации памяти данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57 2.2.3. Энергонезависимая память данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63 2.2.3.1. Организация доступа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63 2.2.3.2. Меры предосторожности при работе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .67 2.3. СЧЕТЧИК КОМАНД И ВЫПОЛНЕНИЕ ПРОГРАММЫ . . . . . . . . . . . .67 2.3.1. Функционирование конвейера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .67 — 3 —

Стр.4

СОДЕРЖАНИЕ 2.3.2. Задержки в конвейере . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .69 2.3.3. Счетчик команд . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70 2.3.4. Kоманды типа «проверка/пропуск» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70 2.3.5. Kоманды условного перехода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71 2.3.6. Kоманды безусловного перехода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71 2.3.7. Kоманды вызова подпрограмм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73 2.3.8. Kоманды возврата из подпрограмм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74 2.4. СТЕК . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74 2.4.1. Стек в микроконтроллере AT90S1200 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74 2.4.2. Стек в старших моделях микроконтроллеров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .76 ГЛАВА 3. СИСТЕМА КОМАНД . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77 3.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77 3.2. ОПЕРАНДЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77 3.3. ТИПЫ КОМАНД . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .79 3.3.1. Kоманды логических операций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .79 3.3.2. Kоманды арифметических операций и команды сдвига . . . . . . . . . . .80 3.3.3. Kоманды операций с битами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .80 3.3.4. Kоманды пересылки данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .81 3.3.5. Kоманды передачи управления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .81 3.3.6. Kоманды управления системой . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .83 3.4. СВОДНЫЕ ТАБЛИЦЫ КОМАНД . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .84 3.5. ОПИСАНИЕ КОМАНД . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .89 ГЛАВА 4. УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .147 4.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .147 4.2. ТАКТОВЫЙ ГЕНЕРАТОР . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .148 4.3. РЕЖИМЫ ПОНИЖЕННОГО ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ . . . . . . . . . . .150 4.3.1. Режим Idle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .151 4.3.2 Режим Power Down . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .151 4.3.3 Режим Power Save . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .152 4.4. СБРОС . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .153 4.4.1. Сброс по включении питания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .154 4.4.2. Аппаратный сброс . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .157 4.4.3. Сброс от сторожевого таймера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .157 4.4.4. Сброс при снижении напряжения питания (BrownOut) . . . . . . . . .158 4.4.5. Управление схемой сброса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .159 4.5. ПРЕРЫВАНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .166 4.5.1. Таблица векторов прерываний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .167 4.5.2. Обработка прерываний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .168 4.5.3. Внешние прерывания; регистры GIMSK и GIFR . . . . . . . . . . . . . . .170 4.5.4. Прерывания от таймеров; регистры TIMSK и TIFR . . . . . . . . . . . . .172 — 4 —

Стр.5

СОДЕРЖАНИЕ ГЛАВА 5. ПОРТЫ ВВОДА/ВЫВОДА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .177 5.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .177 5.2. ОБРАЩЕНИЕ К ПОРТАМ ВВОДА/ВЫВОДА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .178 5.3. KОНФИГУРИРОВАНИЕ ПОРТОВ ВВОДА/ВЫВОДА . . . . . . . . . . . . .182 ГЛАВА 6. ТАЙМЕРЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .183 6.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .183 6.2. НАЗНАЧЕНИЕ ВЫВОДОВ ТАЙМЕРОВ/СЧЕТЧИКОВ . . . . . . . . . . . .184 6.3. ТАЙМЕР/СЧЕТЧИК T0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .185 6.4. ТАЙМЕР/СЧЕТЧИК T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .187 6.4.1. Выбор источника тактового сигнала . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .192 6.4.2. Режим таймера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .193 6.4.2.1. Функция захвата (Capture) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .193 6.4.2.2. Функция сравнения (Compare) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .195 6.4.3. Режим ШИМ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .197 6.5. ТАЙМЕР/СЧЕТЧИК T2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .200 6.5.1. Управление тактовым сигналом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .202 6.5.2. Режим таймера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .202 6.5.3. Режим ШИМ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .203 6.5.4. Асинхронный режим работы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .205 6.6. СТОРОЖЕВОЙ ТАЙМЕР . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .208 ГЛАВА 7. АНАЛОГОВЫЙ КОМПАРАТОР . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .211 7.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .211 7.2. ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ КОМПАРАТОРА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .212 ГЛАВА 8. АНАЛОГОЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ . . . . . . . . . . . . . . . .215 8.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .215 8.2. ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ МОДУЛЯ АЦП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .216 8.3. ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . .221 8.4. ПАРАМЕТРЫ АЦП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .223 ГЛАВА 9. УНИВЕРСАЛЬНЫЙ АСИНХРОННЫЙ ПРИЕМОПЕРЕДАТЧИК . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .225 9.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .225 9.2. УПРАВЛЕНИЕ РАБОТОЙ UART . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .226 9.3. ПЕРЕДАЧА ДАННЫХ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .229 9.4. ПРИЕМ ДАННЫХ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .230 9.5. МУЛЬТИПРОЦЕССОРНЫЙ РЕЖИМ РАБОТЫ UART . . . . . . . . . . . .233 9.6. СКОРОСТЬ ПРИЕМА/ПЕРЕДАЧИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .234 — 5 —

Стр.6

СОДЕРЖАНИЕ ГЛАВА 10. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ПЕРИФЕРИЙНЫЙ ИНТЕРФЕЙС SPI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .237 10.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .237 10.2. ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ МОДУЛЯ SPI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .238 10.3. РЕЖИМЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .242 10.4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВЫВОДА F65 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .244 ГЛАВА 11. ПРОГРАММИРОВАНИЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ . . . . . . . . . .245 11.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .245 11.2. ЗАЩИТА КОДА И ДАННЫХ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .246 11.3. KОНФИГУРАЦИОННЫЕ ЯЧЕЙКИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .246 11.4. ИДЕНТИФИКАТОР . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .247 11.5. РЕЖИМ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ . . . . . . . . . . .248 11.5.1. Переключение в режим параллельного программирования . . . . . .252 11.5.2. Стирание кристалла . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .253 11.5.3. Программирование FLASHпамяти . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .254 11.5.4. Программирование EEPROMпамяти . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .256 11.5.5. Kонфигурирование микроконтроллера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .256 11.6. РЕЖИМЫ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ . . .258 11.6.1. Режим последовательного программирования при высоком напряжении (модели AT90S/LS2323 и AT90S/LS2343) . . . . . . . . . . . . . . . .258 11.6.2. Программирование по последовательному каналу . . . . . . . . . . . . .264 ПРИЛОЖЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .271 Приложение I. Сводная таблица микроконтроллеров AVR семейства Classic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .272 Приложение II. Чертежи корпусов микроконтроллеров AVR семейства Classic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .276 Приложение III. Электрические параметры микроконтроллеров AVR семейства Classic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .279 ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .282 — 6 —

Стр.7