Микроконтроллеры AVR семейств Tiny и Mega фирмы ATMEL (2000,00 руб.)

Стр.3

Стр.4

Стр.5

Стр.6

Стр.7

Стр.8

Стр.9

УДК 621.316.544.1 (035.5) ББК 32.844.1-04я2 E26 E26 Евстифеев, А. В. Микроконтроллеры AVR семейств Tiny и Mega фирмы ATMEL / А. В. Евстифеев. — 6-е изд., эл. — 1 файл pdf : 560 с. — Москва : ДМК Пресс, ДодэкаXXI, 2023. — (Мировая электроника). — Систем. требования: Adobe Reader XI либо Adobe Digital Editions 4.5 ; экран 10". — Текст : электронный. ISBN 978-5-89818-589-3 Книга посвящена вопросам практического применения однокристальных микроконтроллеров AVR семейств Tiny и Mega фирмы ATMEL. Рассмотрена архитектура, ее особенности. Приведены основные электрические параметры и временные характеристики. Подробно описано внутреннее устройство микроконтроллеров, системы команд, периферия, а также способы программирования с примерами реализации некоторых алгоритмов для конкретных цифровых устройств. Книга предназначена для разработчиков радиоэлектронной аппаратуры, инженеров,студентов вузов и радиолюбителей. УДК 621.316.544.1 (035.5) ББК 32.844.1-04я2 Электронное издание на основе печатного издания: Микроконтроллеры AVR семейств Tiny и Mega фирмы ATMEL / А. В. Евстифеев. — 5-е изд. — Москва : ДМК Пресс, Додэка-XXI, 2015. — 558 с. — (Мировая электроника). — ISBN 978-5-97060-261-4. — 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 978-5-89818-589-3 © Издательский дом «Додэка XXI» © Издание, ДМК Пресс, 2015 ® Серия «Мировая электроника»

Стр.3

Оглавление Оглавление Предисловие...........................................................................................................9 Часть 1. Микроконтроллеры семейства Tiny Глава 1. Знакомство с семейством Tiny 1.1. Общие сведения .......................................................................................12 1.2. Отличительные особенности...................................................................12 1.3. Характеристики процессора ....................................................................13 1.4. Характеристики подсистемы ввода/вывода............................................13 1.5. Периферийные устройства ......................................................................14 1.6. Архитектура ядра......................................................................................14 1.7. Цоколевка и описание выводов...............................................................15 Глава 2. Архитектура микроконтроллеров семейства Tiny 2.1. Общие сведения .......................................................................................21 2.2. Организация памяти ................................................................................26 2.2.1. Память программ..............................................................................26 2.2.2. Память данных..................................................................................28 2.2.3. Энергонезависимая память данных (EEPROM) .............................38 2.3. Счетчик команд и выполнение программы............................................42 2.3.1. Функционирование конвейера ........................................................42 2.3.2. Задержки в конвейере.......................................................................43 2.3.3. Счетчик команд ................................................................................44 2.3.4. Команды типа «проверка/пропуск» (Test & Skip)............................44 2.3.5. Команды условного перехода...........................................................44 2.3.6. Команда безусловного перехода ......................................................45 2.3.7. Команда вызова подпрограмм .........................................................45 2.3.8. Команды возврата из подпрограмм .................................................46 2.4. Стек...........................................................................................................46 Глава 3. Устройство управления микроконтроллеров семейства Tiny 3.1. Общие сведения .......................................................................................48 3.2. Тактовый генератор..................................................................................49 3.2.1. Кварцевый генератор .......................................................................49 3.2.2. Внешний сигнал синхронизации.....................................................50 3.2.3. Встроенный генератор с внешней или внутренней RCцепочкой .....................................................................................50 3.3. Режимы пониженного энергопотребления ............................................52 3.3.1. Режим Idle ........................................................................................53 3.3.2. Режим Power Down ...........................................................................53 3.3.3. Режим ADC Noise Reduction ...........................................................54 3.4. Сброс ........................................................................................................54 — 3 —

Стр.4

Оглавление 3.4.1. Сброс по включению питания......................................................... 55 3.4.2. Аппаратный сброс............................................................................ 57 3.4.3. Сброс от сторожевого таймера ........................................................ 57 3.4.4. Сброс при снижении напряжения питания.................................... 58 3.4.5. Управление схемой сброса............................................................... 59 3.5. Прерывания ............................................................................................. 66 3.5.1. Таблица векторов прерываний ........................................................ 66 3.5.2. Обработка прерываний .................................................................... 67 3.5.3. Внешние прерывания. Регистры GIMSK и GIFR.......................... 69 3.5.4. Прерывания от таймеров. Регистры TIMSK и TIFR ...................... 71 3.5.5. Управление прерываниями в микроконтроллерах ATtiny28x. Регистры ICR и IFR.......................................................................... 73 Глава 4. Порты ввода/вывода 4.1. Общие сведения....................................................................................... 76 4.2. Обращение к портам ввода/вывода ........................................................ 77 4.3. Конфигурирование портов ввода/вывода .............................................. 78 4.4. Аппаратный модулятор ........................................................................... 81 Глава 5. Таймеры в микроконтроллерах семейства Tiny 5.1. Общие сведения....................................................................................... 86 5.2. Назначение выводов таймеров/счетчиков ............................................. 86 5.3. Таймер/счетчик T0................................................................................... 87 5.4. Таймер/счетчик T1................................................................................... 90 5.4.1. Выбор источника тактового сигнала ............................................... 93 5.4.2. Режим таймера ................................................................................. 94 5.4.3. Режим ШИМ.................................................................................... 95 5.5. Сторожевой таймер ................................................................................. 97 Глава 6. Аналоговый компаратор 6.1. Общие сведения..................................................................................... 100 6.2. Функционирование компаратора ......................................................... 100 Глава 7. Аналогоцифровой преобразователь 7.1. Общие сведения..................................................................................... 104 7.2. Функционирование модуля АЦП ......................................................... 104 7.3. Повышение точности преобразования................................................. 111 7.4. Параметры АЦП .................................................................................... 112 Часть 2. Микроконтроллеры семейства Mega Глава 8. Знакомство с семейством Mega 8.1. Общие сведения..................................................................................... 114 8.2. Отличительные особенности ................................................................ 114 8.3. Характеристики процессора ................................................................. 115 8.4. Характеристики подсистемы ввода/вывода ......................................... 115 8.5. Периферийные устройства.................................................................... 116 — 4 —

Стр.5

Оглавление 8.6. Архитектура ядра.................................................................................... 116 8.7. Цоколевка и описание выводов............................................................. 117 Глава 9. Архитектура микроконтроллеров семейства Mega 9.1. Введение .................................................................................................148 9.2. Организация памяти ..............................................................................148 9.2.1. Память программ............................................................................150 9.2.2. Память данных................................................................................153 9.2.3. Энергонезависимая память данных (EEPROM) ...........................189 9.3. Счетчик команд и выполнение программы..........................................193 9.3.1. Счетчик команд ..............................................................................193 9.3.2. Функционирование конвейера ......................................................193 9.3.3. Команды типа «проверка/пропуск» (Test & Skip)..........................194 9.3.4. Команды условного перехода.........................................................195 9.3.5. Команды безусловного перехода ...................................................195 9.3.6. Команды вызова подпрограмм ......................................................197 9.3.7. Команды возврата из подпрограмм ...............................................198 9.4. Стек.........................................................................................................198 Глава 10. Тактирование, режимы пониженного энергопотребления и сброс 10.1. Общие сведения ...................................................................................200 10.2. Тактовый генератор..............................................................................200 10.2.1. Тактовый генератор с внешним резонатором..............................203 10.2.2. Низкочастотный кварцевый генератор........................................204 10.2.3. Внешний сигнал синхронизации.................................................205 10.2.4. Внешняя RCцепочка ...................................................................205 10.2.5. Встроенный генератор с внутренней RCцепочкой ....................206 10.2.6. Управление тактовой частотой.....................................................209 10.3. Режимы пониженного энергопотребления.........................................210 10.4. Сброс.....................................................................................................217 10.4.1. Сброс по включению питания .....................................................219 10.4.2. Аппаратный сброс.........................................................................221 10.4.3. Сброс от сторожевого таймера .....................................................221 10.4.4. Сброс при снижении напряжения питания ................................222 10.4.5. Управление схемой сброса............................................................223 Глава 11. Прерывания 11.1. Общие сведения ...................................................................................230 11.2. Таблица векторов прерываний ............................................................230 11.3. Обработка прерываний ........................................................................239 11.4. Внешние прерывания...........................................................................240 Глава 12. Порты ввода/вывода 12.1. Общие сведения ...................................................................................248 12.2. Регистры портов ввода/вывода............................................................249 12.3. Конфигурирование портов ввода/вывода...........................................250 — 5 —

Стр.6

Оглавление Глава 13. Таймеры 13.1. Общие сведения................................................................................... 255 13.2. Назначение выводов таймеров/счетчиков ......................................... 256 13.3. Прерывания от таймеров/счетчиков................................................... 257 13.4. Предделители таймеров/счетчиков .................................................... 261 13.4.1. Управление предделителями........................................................ 262 13.4.2. Использование внешнего тактового сигнала.............................. 263 13.5. Таймеры/счетчики T0 и T2.................................................................. 264 13.5.1. Управление тактовым сигналом .................................................. 269 13.5.2. Режимы работы ............................................................................ 270 13.5.3. Асинхронный режим.................................................................... 276 13.6. Таймеры/счетчики T1и T3................................................................... 279 13.6.1. Обращение к 16разрядным регистрам ....................................... 287 13.6.2. Управление тактовым сигналом .................................................. 288 13.6.3. Режимы работы ............................................................................ 288 13.7. Сторожевой таймер.............................................................................. 300 Глава 14. Аналоговый компаратор 14.1. Введение............................................................................................... 305 14.2. Функционирование компаратора ....................................................... 306 Глава 15. Аналогоцифровой преобразователь 15.1. Общие сведения................................................................................... 310 15.2. Функционирование модуля АЦП ....................................................... 311 15.3. Результат преобразования ................................................................... 320 15.4. Повышение точности преобразования............................................... 321 15.5. Параметры АЦП .................................................................................. 323 Глава 16. Универсальный асинхронный (синхронный/асинхронный) приемопередатчик 16.1. Общие сведения................................................................................... 324 16.2. Использование модулей USART/UART............................................. 326 16.2.1. Скорость приема/передачи.......................................................... 333 16.2.2. Формат кадра................................................................................ 336 16.2.3. Передача данных .......................................................................... 338 16.2.4. Прием данных .............................................................................. 340 16.3. Мультипроцессорный режим работы ................................................. 345 Глава 17. Последовательный периферийный интерфейс SPI 17.1. Введение............................................................................................... 347 17.2. Функционирование модуля SPI.......................................................... 347 17.3. Режимы передачи данных ................................................................... 352 17.4. Использование вывода SS ................................................................... 353 Глава 18. Последовательный двухпроводный интерфейс 18.1. Общие сведения................................................................................... 355 — 6 —

Стр.7

Оглавление 18.2. Принципы обмена данными по шине TWI.........................................356 18.3. Обзор модуля TWI ................................................................................361 18.4. Взаимодействие прикладной программы с модулем TWI ..................367 18.5. Режимы работы модуля TWI................................................................370 18.5.1. Режим «Ведущий передатчик» .....................................................370 18.5.2. Режим «Ведущий приемник» .......................................................374 18.5.3. Режим «Ведомый приемник» .......................................................378 18.5.4. Режим «Ведомый передатчик» .....................................................382 18.5.5. Комбинирование различных режимов ........................................385 18.5.6. Арбитраж .......................................................................................386 18.6. Параметры интерфейса TWI................................................................387 Часть 3. Команды микроконтроллеров семейств Tiny и Mega Глава 19. Общие сведения о системе команд 19.1. Введение в систему команд..................................................................390 19.2. Операнды..............................................................................................390 19.3. Типы команд.........................................................................................392 19.3.1. Команды логических операций....................................................392 19.3.2. Команды арифметических операций и команды сдвига.............393 19.3.3. Команды операций с битами........................................................393 19.3.4. Команды пересылки данных........................................................394 19.3.5. Команды передачи управления....................................................394 19.3.6. Команды управления системой....................................................397 19.4. Сводные таблицы команд ....................................................................397 Глава 20. Описание команд ................................................................................403 Часть 4. Программирование микроконтроллеров семейств Tiny и Mega Глава 21. Введение в программирование микроконтроллеров AVR 21.1. Общие сведения ...................................................................................472 21.2. Защита кода и данных ..........................................................................473 21.3. Конфигурационные ячейки.................................................................475 21.4. Идентификатор ....................................................................................479 21.5. Калибровочная ячейка.........................................................................480 21.6. Организация памяти программ и данных микроконтроллеров семейства Mega.....................................................................................480 Глава 22. Последовательное программирование при высоком напряжении 22.1. Общие сведения ...................................................................................482 22.2. Управление процессом программирования ........................................483 Глава 23. Программирование по последовательному каналу 23.1. Общие сведения ...................................................................................489 23.2. Переключение в режим программирования .......................................492 23.3. Управлением процессом программирования FLASHпамяти...........496 23.4. Управление процессом программирования EEPROMпамяти..........497 — 7 —

Стр.8

Оглавление Глава 24. Параллельное программирование 24.1. Общие сведения................................................................................... 498 24.2. Переключение в режим параллельного программирования.............. 504 24.3. Стирание кристалла............................................................................. 505 24.4. Программирование FLASHпамяти ................................................... 505 24.5. Программирование EEPROMпамяти ............................................... 508 24.6. Конфигурирование микроконтроллеров............................................ 510 24.6.1. Программирование конфигурационных ячеек........................... 510 24.6.2. Программирование ячеек защиты............................................... 511 24.6.3. Чтение конфигурационных ячеек и ячеек защиты..................... 511 24.6.4. Чтение ячеек идентификатора и калибровочной константы ..... 512 Глава 25. Программирование по интерфейсу JTAG 25.1. Общие сведения................................................................................... 514 25.2. Использование интерфейса JTAG для программирования кристалла. Команды JTAG..................................................................................... 517 25.2.1. AVR_RESET (код команды $0C) ................................................. 518 25.2.2. PROG_ENABLE (код команды $04)............................................ 518 25.2.3. PROG_COMMANDS (код команды $05).................................... 518 25.2.4. PROG_PAGELOAD (код команды $06)....................................... 519 25.2.5. PROG_PAGEREAD (код команды $07) ...................................... 519 25.2.6. Алгоритм программирования ...................................................... 519 Глава 26. Самопрограммирование микроконтроллеров семейства Mega 26.1. Общие сведения................................................................................... 528 26.2. Области RWW и NRWW ...................................................................... 530 26.3. Функционирование загрузчика........................................................... 531 26.3.1. Управление процессом самопрограммирования ........................ 531 26.3.2. Изменение памяти программ ...................................................... 535 26.3.3. Изменение ячеек защиты загрузчика .......................................... 536 26.3.4. Чтение конфигурационных ячеек и ячеек защиты..................... 536 26.3.5. Пример реализации программызагрузчика............................... 537 Приложения Приложение 1. Сводная таблица микроконтроллеров AVR семейства Tiny ....... 542 Приложение 2. Сводная таблица микроконтроллеров AVR семейства Mega ..... 544 Приложение 3. Чертежи корпусов микроконтроллеров AVR семейств Tiny и Mega ............................................................... 549 Приложение 4. Электрические параметры микроконтроллеров AVR семейств Tiny и Mega ............................................................... 552 Предметный указатель............................................................................... 554 — 8 —

Стр.9