Микроконтроллер ATtiny2313 фирмы Atmel

Блок-схема микроконтроллера

Назначение выводов микросхемы ATtiny2313 приведено на рис. 1. Блок-схема  микроконтроллера ATtiny2313 приведена  на рис. 2.

Ядро AVR имеет большой  набор инструкции для работы с 32 регистрами общего назначения. Все 32 регистра непосредственно связаны арифметико-логическим устройством (ALU), которое позволяет  выполнять команду для двух разных регистров за один такт системного генератора. Такая архитектура позволила  достигнуть производительности в десять раз большей, чем у традиционных микроконтроллеров, построенных по CISC-технологии.

 

 

 

 

 

Рис. 1 - Назначения выводов  микросхемы ATtiny2313

 

2.2 Особенности микросхемы ATtiny2313

 

Микросхема ATtiny2313 имеет следующие  особенности:

♦ 2 Кбайт системной программируемой  Flash-памяти программ;

♦ 128 байт EEPROM;

♦ 128 байт SRAM (ОЗУ);

♦ 18 линий ввода-вывода (I/O);

♦ 32 рабочих регистра;

♦ однопроводной интерфейс  для внутрисхемной отладки;

♦ два многофункциональных  таймера/счетчика с функцией совпадения;

♦ поддержка внешних и  внутренних прерываний;

♦ последовательный программируемый USART-порт;

 

Рис. 2 - Блок-схема микроконтроллера ATtiny2313

 

♦ универсальный последовательный интерфейс с детектором начала передачи;

♦ программируемый сторожевой таймер с внутренним генератором;

♦ три программно изменяемых режима энергосбережения.

Микросхема изготовлена  с использованием уникальной высокочастотной  технологии фирмы Atmel. Внутренняя Flash-память программ может быть перепрограммирована при помощи ISP-интерфейса без извлечения микроконтроллера из платы. Объединение 8-разрядного RISC-процессора внутрисистемной перепрограммируемой Flash-памятью на одном кристалле делают микросхему ATtiny2313 мощным средством, которое обеспечивает очень гибкие и недорогие решения многих прикладных задач управления.

 

           3 Применение микроконтроллеров

 

Микроконтроллеры применяются  почти во всей электронике. Без них  не обходится почти любое устройство будь то бегущие огни, фотоаппараты, сотовые телефоны, музыкальные центры, телевизоры, светофоры, видеомагнитофоны и видеокамеры, стиральные машины, микроволновые печи, системы охранной сигнализации, системы зажигания бензиновых двигателей, электроприводы локомотивов, ядерные реакторы и многое, многое другое. Они становятся незаменимыми компонентами различных устройств. Использование в современном микроконтроллере достаточного мощного вычислительного устройства с широкими возможностями, построенного на одной микросхеме вместо целого набора, значительно снижает размеры, энергопотребление и стоимость построенных на его базе устройств. Используются в управлении различными устройствами :

1. В вычислительной технике: материнские платы, контроллеры дисководов жестких и гибких дисков, CD и DVD;
2. Электронике и разнообразных устройствах бытовой техники, в которой используется электронные системы управления — стиральных машинах, микроволновых печах, посудомоечных машинах, телефонах и современных приборах;

 

 

В промышленности:

Устройств промышленной автоматики — от программируемого реле и встраиваемых систем до ПЛК, Систем управления станками

В то время как 8-разрядные  процессоры общего назначения полностью  вытеснены более производительными  моделями, 8-разрядные микроконтроллеры продолжают широко использоваться. Это  объясняется тем, что существует большое количество применений, в  которых не требуется высокая  производительность, но важна низкая стоимость. В то же время, есть микроконтроллеры, обладающие большими вычислительными возможностями, например цифровые сигнальные процессоры.

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.

 

 

 

 

 

 

 

4 Программирование контроллера

 

Языки

      Для микроконтроллеров AVR существуют различные языки программирования, но, пожалуй, наиболее подходящими являются ассемблер и Си, поскольку в этих языках в наилучшей степени реализованы все необходимые возможности по управлению аппаратными средствами микроконтроллеров.

    Ассемблер - это низкоуровневый язык программирования, использующий непосредственный набор инструкций микроконтроллера. Создание программы на этом языке требует хорошего знания системы команд программируемого чипа и достаточного времени на разработку программы. Ассемблер проигрывает Си в скорости и удобстве разработки программ, но имеет заметные преимущества в размере конечного исполняемого кода, а соответственно, и скорости его выполнения.

      Си позволяет создавать программы с гораздо большим комфортом, предоставляя разработчику все преимущества языка высокого уровня.

     Архитектура и система команд AVR создавалась при непосредственном участии разработчиков компилятора языка Си и в ней учтены особенности этого языка. Компиляция исходных текстов, написанных на Си, осуществляется быстро и дает компактный, эффективный код.

 

    Основные преимущества  Си перед ассемблером: высокая  скорость разработки программ; универсальность,  не требующая досконального изучения  архитектуры микроконтроллера; лучшая  документируемость и читаемость алгоритма; наличие библиотек функций; поддержка вычислений с плавающей точкой.

Компиляторы

   Чтобы преобразовать исходный текст программы в файл прошивки микроконтроллера, применяют компиляторы.

Так же существует программная среда Flowcode V4 for AVR в которой можно написать программу в виде блок схем а за тем перевести ее на язык СИ.

Программа FlowCode – это среда разработки программ для микроконтроллеров нескольких популярных видов PIC, AVR и ARM. В этом смысле есть программы, которые выглядят одинаково, но работают с  выбранными  типами  микроконтроллеров,  хотя  есть  возможность,  например, программу, написанную для PIC-контроллера, импортировать в программу для работы с AVR- контроллерами и наоборот.

 

Как среда разработки программы, FlowCode в качестве основных компонентов предлагает наиболее употребительные языковые конструкции, которые можно найти, практически, в любом из языков высокого уровня: ветвление программы, цикл и т.п. Именно языковые конструкции и есть то, что следует искать в программе, из чего, кирпич к кирпичу, возводится здание программы. В отличие от других сред программирования, как MPLAB для PIC-контроллеров и AVRStudio для AVR, программа FlowCode в качестве основного языка программирования использует графический

язык. И, как в объектно-ориентированном программировании, объекты FlowCode выполняют ряд операций и наделены набором свойств. Графическое программирование – отличительная черта и главное достоинство программы FlowCode. Достоинство программы FlowCode еще и в том, что в качестве промежуточных результатов она записывает программу на языках Си и ассемблере.

        

   Пример применения  на практике AVR микроконтроллера ATtiny2313 фирмы Atmel в светофоре :

С начала в при запуске Flowcode V4 for AVR надо выбрать пункт создать  новую блок схему, потом выбрать под какую микросхему будет писаться программа, в данном случае это ATTINY2313

      

 

 

 

 

        Микросхема ATTINY 2313

 Окно с надписью  Панель– это рабочее поле программы. Маленькое окошко с надписью Чип– это информационное окошко, где показана цоколевка выбранной модели. Программа, как любая другая, имеет основное меню и несколько инструментальных панелей. Каждая из них может быть перенесена в любое удобное для вас место – подцепите ее мышкой и перетащите.

Вид программы  после выбора модели контроллера 

 

Инструментальная  панель программных компонентов 

 

   

Перечень представленных компонентов (слева-направо на рисунке, сверху-вниз, когда панель справа): Input (ввод), Output (вывод), Delay (пауза), Decision (ветвление), Connection  Point (две точки соединения), Loop (цикл), Macro (макрос), Component Macro (макрос компонента, добавленного в программу),  Calculation  (вычисление),  String  Manipulation  (строковые операции),  Interrupt (прерывание), C Code (блок кода на языке Си), Comment (комментарий). Все эти названия появляются в виде подсказки, когда курсор мышки наведен на компонент.

Далее выбираются нужные компоненты три LED света красный, желтый, зеленый, пишется программа в виде блок схемы. Потом запускается и в отладчике видно как она будет работать на деле. Следующий шаг это перевод (компиляция) программы в машинный код понятный микроконтроллеру.

А после чего для прошивки используется другая программа 

 

 

 

5 Схема программатора

 

 

USBasp AVR - программатор для программирования процессоров ATMEL. 

Данный программатор позволяет  прошивать (программировать) разнообразные  микроконтроллеры ATMEL без выпаивания их из печатной платы (внутрисхемное программирование). Программирование происходит по ICSP интерфейсу через контакты программируемого микроконтроллера MOSI (прием), MISO (передача), CLK(синхронизация), RESET (сброс), выведенные, как правило, на специальный разъем ICSP на печатной плате программируемого устройства. Подключение программатора к компьютеру производится через USB интерфейс. Для подключения программатора к программируемому микроконтроллеру, в комплекте поставляется кабель с разъемом ICSP на конце. Для  работы программатора необходимо установить драйвер устройства и  программу для обеспечения возможности программирования.

Данный программатор является достаточно удобным устройством. Так  как электроника большинства  аппаратуры, построена на базе  микроконтроллеров фирмы ATMEL.

6 Программа для прошивки:

Прошивка микросхемы осуществляется с помощью программы PonyProg .Она достаточно проста и универсальна. При первом запуске первым делом нужно откалибровать программу.Для этого надо запустить программу и нажать следующее:

 

 

 После этого появится  следующее окошечко:

 

 

Затем нужно указать программатор, через который прошивается контроллер, выбрать тип используемого микроконтроллера из списка .

Обязательно указать расширение файла *.hex и найти нужный файл , после  того как открыть файл, окошко будет  заполнено непонятными цифрами  и буквами.  Это шестнадцатеричное  представление прошивки.

 

Подключить программируемый микроконтроллер к программатору, а

программатор к компьютеру и нажать на следующую кнопку:

Потом вылезет окошко и предупредит о том, что вся память микроконтроллера перетрётся, но смело нажимаем на Yes и пойдёт процесс прошивки

для прошивки задействованы  пять ножек микросхемы, такие как :

MOSI (прием), MISO (передача), CLK(синхронизация), RESET (сброс), GND(земля).

 

 

 

 

 

 

 

Кликаем по значку записи и ждем завершения прошивки.