Penza davlat universiteti

Kochegarov, I. I.
AVR mikrokontrollerlari. Laboratoriya mashg'uloti: darslik. nafaqa /
I. I. Kochegarov, V. A. Trusov. - Penza: PGU nashriyoti, 2012. - 122 p.

ISBN 978-5-94170-509-2

Mikrokontrollerlarning hozirgi holati va RISC arxitekturasining evolyutsiyasi ko'rib chiqiladi. AVR-mikro kontrollerlarning batafsil tavsifi, montaj tili berilgan. AVR Studio ishlab chiqish muhiti tavsifi berilgan. Oltita laboratoriya ishi materialni amaliy o'zlashtirish uchun mo'ljallangan.

O‘quv qo‘llanma PDU “Radiotexnikalarni loyihalash va ishlab chiqarish” kafedrasida tayyorlangan va foydalanish uchun mo‘ljallangan mikroprotsessor va mikrokontroller uskunalariga oid 211000 yo'nalishi bo'yicha bakalavr kurslari talabalari.

UDC 004.94

ISBN 978-5-94170-509-2

© Penza davlat universiteti, 2012

2

Machine Translated by Google

Kirish

Zamonaviy radioelektron uskunalarga intellektual funktsiyalarni qo'shish mikroprotsessorlar (MP), dasturlashtiriladigan mantiqiy integral mikrosxemalardan foydalanishga asoslangan.

(FPGA), System-On-Chip (SOC) qurilmalari va boshqa zamonaviy raqamli qurilmalar. Bunday integratsiya axborotni o'lchash, nazorat qilish, nazorat qilish, tartibga solish va qayta ishlash jarayonlarini avtomatlashtirishga, shuningdek, asboblar majmuasining ko'p funktsionallik, o'zgartirish, moslashuvchanlik, o'rganish va boshqalar kabi xususiyatlarini ta'minlash imkonini beradi.
Shaxsiy kompyuterlardan farqli o'laroq, hisoblash yadrosi universal yuqori samarali mikroprotsessorlar bo'lib, ular foydalanadigan turli xil qurilmalarga integratsiya qilish uchun
mikrokontrollerlar. Mikrokontroller (MK, English Micro Controller Unit, MCU)
- bitta chipda birlashtirilgan mikrosxema.
protsessor va periferik funktsiyalari, RAM yoki o'z ichiga oladi
ROM. Aslini olganda, bu oddiy vazifalarni bajarishga qodir bo'lgan bitta chipli kompyuter. Bir chipli mikrokompyuterlarning paydo bo'lishi bilan, ning
boshlanishi
sohada kompyuterlarni avtomatlashtirishni ommaviy qo'llash davri boshqaruv. Mahalliy ishlab chiqarishning qisqarishi va asbob-uskunalar, jumladan, kompyuter texnologiyalari importining ko'payishi tufayli muddat "Mikrokontroller" (MC) ilgari ishlatilgan "bir chipli mikrokompyuter" atamasini almashtirdi. Bir chipli mikrokompyuter uchun birinchi patent berildi

1971 yilda American Texas Instruments kompaniyasining muhandislari M.

Cochran va G. Boonga. Aynan ular bitta kristallni taklif qilishdi
nafaqat protsessorni, balki xotirani ham kiritish qurilmalari bilan joylashtiring
chiqish.
1976 yilda Amerikaning Intel kompaniyasi i8048 mikrokontrollerini chiqardi. 1978-yilda Motorola o'zining birinchi mikrokontrolleri MC6801 ni
chiqardi, u chiqarilgan mikrokontroller bilan mos keladigan buyruqlar to'plami edi. ilgari mikroprotsessor MC6800. To'rt yil o'tgach, 1980 yilda Intel navbatdagi i8051 mikrokontrollerini chiqaradi. Yaxshi periferik qurilmalar to'plami,
tashqi yoki ichki moslashuvchan tanlash imkoniyati
3
Machine Translated by Google
erta dastur xotirasi va o'rtacha narx buni ta'minladi
mikrokontroller bozoridagi muvaffaqiyat. Texnologiya nuqtai nazaridan, i8051 mikrokontrolleri o'z davri uchun juda murakkab mahsulot edi - kristallda 128 ming tranzistor ishlatilgan.

16. 
    bitli i8086 mikroprotsessoridagi tranzistorlar sonidan 4 barobar ko'p.
    

Bugungi kunga kelib, yigirma kompaniyalar tomonidan ishlab chiqarilgan i8051 bilan mos keladigan mikrokontrollerlarning 200 dan ortiq modifikatsiyalari va boshqa turdagi ko'plab mikrokontrollerlar mavjud.

Ishlab chiquvchilar orasida Microchip Technology kompaniyasining 8-bitli PIC mikrokontrolleri va Atmel kompaniyasining AVR, TI-ning 16-bitli MSP430, shuningdek, ARM Limited tomonidan ishlab chiqilayotgan ARM arxitekturasi 32-bitli mikrokontrollerlar mashhur.
ishlab chiqarish uchun litsenziyalarni boshqa firmalarga sotadi. SSSRda asl mikrokontrollerlarni ishlab chiqish amalga oshirildi va eng muvaffaqiyatli xorijiy namunalarning klonlarini ishlab chiqarish ham o'zlashtirildi (masalan,
KR1816BE51 - mashhur i8051 ning analogidir). 1979 yilda SSSRda TT ilmiy-tadqiqot institutida
mikro-arxitekturasi "Electronics NTs" deb nomlangan bitta chipli 16-bitli K1801BE1 kompyuterini ishlab chiqdi. Mikrokontrollerlarni loyihalashda bir
tomondan o'lcham va xarajat, ikkinchi tomondan moslashuvchanlik va ishlash o'rtasida muvozanatni saqlash kerak. Turli xil ilovalar uchun


bu va boshqa parametrlarning optimal nisbati juda katta farq qilishi mumkin. Shuning uchun protsessor arxitekturasida farq qiluvchi juda ko'p turdagi mikrokontrollerlar mavjud
modul, o'rnatilgan xotira hajmi va turi, periferik qurilmalar to'plami, korpus turi va boshqalar. Oddiy kompyuter mikroprotsessorlaridan farqli o'laroq, mikrokontrollerlar ko'pincha Garvard xotira arxitekturasidan foydalanadilar; alohida ma'lumotlarni saqlash
va mos ravishda RAM va ROMdagi ko'rsatmalar.
RAMga qo'shimcha ravishda, mikrokontroller dastur va ma'lumotlarni saqlash uchun o'rnatilgan doimiy xotiraga ega bo'lishi mumkin. Ko'pchilikda kontrollerlarda tashqi xotirani ulash uchun avtobuslar mavjud emas. Eng arzon xotira turlari faqat bitta yozish imkonini beradi. Bunday qurilmalar ommaviy ishlab chiqarish uchun mos keladi
boshqaruvchi dasturi yangilanmaydigan holatlar. Boshqa kontroller modifikatsiyalari bir nechta imkoniyatga ega doimiy xotirani qayta yozish.
Mavjud bo'lishi mumkin bo'lgan tashqi qurilmalarning qisman ro'yxati
mikrokontrollerlar quyidagilarni o'z ichiga oladi:

to'rtta
Machine Translated by Google

• 
  sozlanishi mumkin bo'lgan universal raqamli portlar
  

kirish va chiqish uchun ham ishlash;

• 
  UART, I²C kabi turli xil kiritish-chiqarish interfeyslari, SPI, CAN, USB, IEEE 1394, Ethernet;
  

ÿ analog-raqamli va raqamli-analogli konvertorlar;
ÿ solishtiruvchilar;
ÿ impuls kengligi modulyatorlari; ÿ taymerlar; ÿ cho‘tkasiz motorlar boshqaruvchilari;
ÿ displeylar va klaviaturalar uchun kontrollerlar;
ÿ RF qabul qiluvchilar va uzatuvchilar; ÿ o‘rnatilgan flesh xotira massivlari; ÿ o'rnatilgan
soat generatori va kuzatuvchi taymer. Narxlar va energiya cheklovlari ham cheklaydi
kontrollerlarning soat chastotasini oshirish. Garchi ishlab chiqaruvchilar moyil bo'lsa-da
yuqori chastotalarda o'z mahsulotlarini ishlashini ta'minlash uchun, ular, bir vaqtning o'zida vaqt, turli chastotalar va ta'minot kuchlanishlari uchun mo'ljallangan modifikatsiyalarni chiqarish orqali mijozlarga tanlovni taqdim eting. Ko'pchilikda
mikrokontroller modellari statik xotiradan foydalanadi
RAM va ichki registrlar. Bu boshqaruvchiga past chastotalarda ishlash va hatto soat generatori to'liq to'xtatilganda ma'lumotlarni yo'qotmaslik imkoniyatini beradi. Ko'pincha turli xil energiya tejash rejimlari taqdim etiladi, ularda periferik qurilmalarning bir qismi va hisoblash moduli o'chiriladi. Bugungi kunga kelib, mikrokontrollerlarning eng mashhur
oilalari: - MCS 51 (Intel)

• 
  MSP430 (TI)
  

ÿ ARM (ARM Limited)
ÿ AVR (Atmel) (ATmega, ATtiny, XMega) ÿ PIC (mikrochip). 8-
bitli umumiy maqsadli protsessorlar
Yuqori samarali modellar bilan to'liq almashtirilgan 8-bitli mikrokontrollerlar keng qo'llanilishida davom etmoqda. bu
Bu yuqori unumdorlikni talab qilmaydigan ko'p sonli ilovalar mavjudligi bilan izohlanadi, ammo past narx muhim ahamiyatga ega. Shu bilan birga, mikrokontrollerlar mavjud
5
Machine Translated by Google
raqamli kabi katta hisoblash qobiliyatlari signal protsessorlari.
Zamonaviy muhandislik amaliyotida ingliz tilidagi texnik adabiyotlar va dasturiy ta'minotning keng tarqalishi munosabati bilan Asosiy atamalarning inglizcha ekvivalentlari qo'llanmada keltirilgan.

Qo'shimcha qo'llanmada Garvard va RISC arxitekturasi haqida qisqacha ma'lumot berilgan, AVR mikrokontrollerlar oilasi ATmega misolida batafsilroq ko'rib chiqiladi. AVR assemblerining tavsifi, AVR Studio 4 dasturi bilan ishlash tavsifi berilgan.Amaliy qismda AVR turkumiga kiruvchi mikrokontrollerlar bilan ishlashni o`zlashtirish uchun laboratoriya topshiriqlari berilgan.

6
Machine Translated by Google

1-bob Garvard arxitekturasi

Garvard arxitekturasi - kompyuter arxitekturasi, o'ziga xos belgilari quyidagilardir:

1. 
   Ko'rsatmalar do'koni va ma'lumotlar ombori ifodalaydi turli jismoniy qurilmalardir. 2.
   

Yo'riqnoma kanali va ma'lumotlar kanali ham jismoniy jihatdan ajratilgan

fiefs.

Arxitektura oxirida Xovard Aiken tomonidan ishlab chiqilgan

1930-yillar Garvard universitetida.
Garvard arxitekturasi g'oyasidan foydalangan birinchi kompyuter Mark I edi. Garvard arxitekturasi Microchip PIC, Atmel AVR, Intel 4004, Intel 8051 kabi PLC va mikrokontrollerlarda qo'llaniladi.