Программирование микроконтроллеров, Arduino и FPGA. Примеры скетчей, примеры для библиотеки VE_AVR. Для этих микроконтроллеров характерна реализация Гарвардской архитектуры, где используется отдельная память для хранения программ и данных. Внутренняя память программ обычно имеет объем от нескольких единиц до десятков килобайт.. Для уменьшения количества ошибок в программах существуют так называемые примеры использования (Application Note). Эти документы создают производители микроконтроллеров. В чем преимущества использования? Практические примеры.

• Примеры Использования Микроконтроллеров
• Примеры Применения Микроконтроллеров

Название микроконтроллеры. Примера на рисунке 1.

Размер: 12,2 Мб Наложены принципы функционирования, особенности архитектуры и приемы программирования микроконтроллеров Atmel AVR. Приведены готовые рецепты для программирования основных функций современной микроэлектронной аппаратуры: от реакции на нажатие кнопки или построения динамической индикации до сложных протоколов записи данных во внешнюю память или особенностей подключения часов реального времени. Особое внимание уделяется обмену данными микроэлектронных устройств с персональным компьютером, приводятся примеры программ. В книге учтены особенности современных моделей AVR и сопутствующих микросхем последних лет выпуска. Приложение содержит основные параметры микроконтроллеров AVR, перечень команд и тексты Приложения содержат основные параметры микроконтроллеров AVR, перечень команд и тексты программ для них, а также список используемых терминов и аббревиатур. Для учащихся, инженерно-технических работников и радиолюбителей. Оглавление 7.

Микроконтроллеры, их возникновение и применение 8. Предыстория микроконтроллеров 10. Электроника в греческом стиле 12. 17.ЧАСТЬ L ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ УСТРОЙСТВА И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ATMEL AVR 19. Обзор микроконтроллеров Atmel AVR 21. Семейства AVR 23.

Особенности практического использования МК AVR 23. О потреблении 25. Некоторые особенности применения AVR в схемах 27. Общее устройство, организация памяти, тактирование, сброс 27. Память программ 29. Память данных (ОЗУ, SRAM) 31. Энергонезависимая память данных (EEPROM) 32.

Способы тактирования 34. Знакомство с периферийными устройствами 38. Порты ввода-вывода 39. Таймеры-счетчики 41. Аналогово-цифровой преобразователь 42.

Последовательные порты 43. Интерфейс SPI 50. Интерфейс TWI (I2С) 50. Универсальный последовательный интерфейс USI 53. Прерывания и режимы энергосбережения 53. Прерывания 57.

Разновидности прерываний 58. Режимы энергосбережения 61. ПРОГРАММИРОВАНИЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ ATMELAVR 63. Общие принципы программирования МК семейства AVR 63. Ассемблер или С? Способы и средства программирования AVR 67.

Редактор кода 68. Об AVR Studio 70.

Обустройство ассемблера 71. Программаторы 75. О hex-файлах 78. Команды, инструкции и нотация AVR-ассемблера 79. Числа и выражения 80. Директивы и функции 84.

Общая структура АVR-программы 85. Обработка прерываний 89. Простейшая программа 92. Программа счетчика 96. Использование прерываний 97.

Задержка по таймеру 98. Программа счетчика с использованием прерываний 101. О конфигурационных битах 105. Глава 6, Система команд AVR 105.

Команды передачи управления и регистр SREG 111. Команды проверки-пропуска 113. Команды логических операций 114.

Команды сдвига и операции с битами 116. Команды арифметических операций 118.

Команды пересылки данных 122. Команды управления системой 123. Выполнение типовых процедур на ассемблере 125. О стеке, локальных и глобальных переменных 127. Арифметические операции 128. Стандартные арифметические операции 129. Умножение многоразрядных чисел 131.

Деление многоразрядных чисел 134. Операции с дробными числами 136. Генератор случайных чисел 138.

Примеры Использования Микроконтроллеров

Операции с числами в формате BCD 143. Отрицательные числа в МК 147. Программирование таймеров 147. 8- и 16-разрядные таймеры 149. Формирование заданного значения частоты 153.

Отсчет времени 158. Точная коррекция времени 160. Частотомер и периодомер 160. Частотомер 164. Периодомер 167.

Примеры Применения Микроконтроллеров

Управление динамической индикацией 168. LED-индикаторы и их подключение 171. Программирование динамической индикации 174. Таймеры в режиме PWM 179. Использование EEPROM 179. Еще раз о сохранности данных в EEPROM 181. Запись и чтение EEPROM 183.

Хранение констант в EEPROM 187. Аналоговый компаратор и АЦП 187. Аналого-цифровые операции и их погрешности 190.

Работа с аналоговым компаратором 193. Интегрирующий АЦП на компараторе 194. Принцип работы и расчетные формулы 198. Программа интегрирующего АЦП 201. Встроенный АЦП 204.

Пример использования АЦП 206. Программа 215. Программирование SPI 215.

Основные операции через SPI 216. Аппаратный вариант 218. Программный вариант 219.

О разновидностях энергонезависимой памяти 221. Запись и чтение flash-памяти через SP! Программа обмена с памятью 45DB011В по SPI 225.

Запись и чтение flash-карт 225. Подключение карт ММС 228.

Подача команд и инициализация ММС 232. Запись и чтение ММС 237.

Интерфейс TW1 (I2С) и его практическое использование 237. Базовый протокол 1 2С 240.

Программная эмуляция протокола I 2С 241. Запись данных во внешнюю энергонезависимую память 241. Режимы обмена с памятью АТ24 243. Программа 247.

Часы с интерфейсом I 2С 255. Запись данных 259. Чтение данных 261. Программирование UART/USART 262. Инициализация UART 263. Передача и прием данных 266.

Пример установки часов DS1307 с помощью UART 271. Приемы защиты от сбоев при коммуникации 271. Проверка на четность 273. Как организовать корректный обмен 274. Дополнительные возможности USART 276. Реализация интерфейсов RS-232 и RS-485 280.

Преобразователи уровня для RS-232 283. Режимы энергосбережения и сторожевой таймер 286. Программирование режима энергосбережения 287. Пример прибора с батарейным питанием 289. Доработка программы 293.

Использование сторожевого таймера 299. ПРИЛОЖЕНИЯ 301. Приложение 1. Основные параметры микроконтроллеров Atmel AVR 309. Приложение 2. Команды Atmel AVR 310.

Арифметические и логические команды 311. Команды операций с битами 312. Команды сравнения 313. Команды передачи управления 313.

Команды безусловного перехода и вызова подпрограмм 314. Команды проверки-пропуска и команды условного перехода 315. Команды переноса данных 316. Команды управления системой 317. Приложение 3.

Тексты программ 317. Демонстрационная программа обмена данными с flash-памятью 45DB011В по интерфейсу SPI 321. Процедуры обмена по интерфейсу I2С 329. Приложение 4. Обмен данными с персональным компьютером и отладка программ через UART 329.

Работа с СОМ-портом в Delphi 335. Установка линии RTS в DOS и Windows 337. Программа СОМ2000 339. Отладка программ с помощью эмулятора терминала 341.

Приложение 5. Словарь часто встречающихся аббревиатур и терминов 347. Литература 349.

Предметный указатель.

Термин контроллер образовался от английского слова 'to control' - управлять. Эти устройства могут основываться на различных принципах работы от механических или оптических устройств до электронных аналоговых или цифровых устройств. Механические устройства управления обладают низкой надежностью и высокой стоимостью по сравнению с электронными блоками управления, поэтому в дальнейшем мы такие устройства рассматривать не будем. Электронные аналоговые устройства требуют постоянной регулировки в процессе эксплуатации, что увеличивает стоимость их эксплуатации. Поэтому такие устройства к настоящему времени почти не используются.

Наиболее распространенными на сегодняшний день схемами управления являются схемы, построенные на основе цифровых микросхем. В зависимости от стоимости и габаритов устройства, которым требуется управлять, определяются и требования к контроллеру. Если объект управления занимает десятки метров по площади, как, например, автоматические телефонные станции, базовые станции сотовых систем связи или радиорелейные линии связи, то в качестве контроллеров можно использовать универсальные компьютеры. Управление при этом можно осуществлять через встроенные порты компьютера (LPT, COM, USB или ETHERNET). В такие компьютеры при включении питания заносится управляющая программа, которая и превращает универсальный компьютер в контроллер.

Использование универсального компьютера в качестве контроллера позволяет в кратчайшие сроки производить разработку новых систем связи, легко их модернизировать (путём простой смены программы) а также использовать готовые массовые (а значит дешёвые) блоки. Если же к контроллеру предъявляются особенные требования, такие, как работа в условиях тряски, расширенном диапазоне температур, воздействия агрессивных сред, то приходится использовать промышленные варианты универсальных компьютеров. Естественно, что эти компьютеры значительно дороже обычных универсальных компьютеров, но всё равно они позволяют экономить время разработки системы, за счёт того, что не нужно вести разработку аппаратуры контроллера. Контроллеры требуются не только для больших систем, но и для малогабаритных устройств таких как радиоприёмники, радиостанции, магнитофоны или сотовые аппараты. В таких устройствах к контроллерам предъявляются жёсткие требования по стоимости, габаритам и температурному диапазону работы. Этим требованиям не могут удовлетворить даже промышленные варианты универсального компьютера. Приходится вести разработку контроллеров на основе однокристальных ЭВМ, которые в свою очередь получили название микроконтроллеры.

Любые устройства, в том числе и устройства связи, радиоавтоматики или аудиовизуальной аппаратуры требуют присутствия в своем составе устройства управления (контроллера). Контроллеры требуются практически во всех предметах и устройствах, которые окружают нас. В качестве примера на рисунке 1 приведены узлы автомобиля, в которых применяются микроконтроллеры.

Рисунок 1 Узлы автомобиля, в которых применяются микроконтроллеры Внешний вид автомобильной и носимой радиостанции, в которых тоже применяются микросхемы микроконтроллеров, показаны на рисунке 2 и рисунке 3. Малогабаритная радиостанция с применением микроконтроллеров Рисунок 3. Малогабаритная радиостанция с применением микроконтроллеров. Как выглядит носимая радиостанция внутри показывает фотография, приведённая на рисунке 4. Печатная плата приёмопередатчика носимой радиостанции. Наиболее распространёнными в настоящее время являются микроконтроллеры семейства.

Это семейсво поддерживается рядом фирм - производителей микросхем. Не менее распространёнными в мире но не в России являются микроконтроллеры фирмы Это такие семейства как и многие другие. Пожалуй, не менее популярными микроконтроллерами являются микроконтроллеры семейства AVR фирмы. Одно перечисление семейств микроконтроллеров может занять несколько страниц текста, поэтому ограничимся приведёнными семействами восьмиразрядных микроконтроллеров.