Atmel AVR

AVR es el término utilizado por Atmel para referirse al núcleo del procesador y la familia de microcontroladores que lo implementan.

Descripción

El núcleo AVR tiene las siguientes características:

Arquitectura RISC de 8 bits de Harvard
32 registros de cálculo divididos en 2 subconjuntos:
- los registros r0 a r15 no permiten trabajar con valores inmediatos
- y los registros r16 a r31 lo permiten.

Conjunto de 90 a 135 instrucciones (según el componente).

La mayoría de las instrucciones (excepto las de salto o de acceso a la memoria) se ejecutan en un solo ciclo de procesador . La arquitectura AVR implementa una canalización , que hace posible ejecutar una instrucción por ciclo de reloj. Por tanto, el núcleo AVR alcanza alrededor de 1 Mips / MHz.

El núcleo de AVR se ha optimizado para ejecutar código producido por un compilador de C.

El núcleo del AVR tiene 3 punteros X, Y y Z de 16 bits asignados a los registros de 8 bits r26 a r31 (X = r26 + r27, Y = r28 + r29 y Z = r30 + r31). Los 3 punteros permiten diferentes tipos de indexación (indirecta, indirecta con desplazamiento) con o sin pre o post-incremento.

los periféricos son accesibles en un espacio de direcciones colocado entre los registros y la SRAM (accesible entre otros por las instrucciones ld y st ). Sin embargo, un conjunto de instrucciones especializadas permite un acceso más práctico a los periféricos ( en y fuera instrucciones ) con, en particular, el (bit situado en E / S) OSE y CBI (Borrar bit de E / S) instrucciones que permiten, respectivamente, al conjunto 1 y en 0 un bit en los primeros 32 registros de entrada / salida. Además, las instrucciones in, out, sbi y cbi se ejecutan en un solo ciclo.
los registros r0 a r31 se asignan al espacio RAM (dirección 0 a 31) que permite el acceso a ellos a través de X, Y y Z.
las conexiones son numerosas y permiten alcanzar todos los escenarios.
el conjunto de instrucciones está diseñado de tal manera que, aunque el núcleo es de 8 bits, es muy fácil realizar cálculos en 16, 24 o 32 bits (etc.)
dependiendo de los componentes, se instala un multiplicador de hardware (2 ciclos).
la mayoría de los componentes del AVR son completamente estáticos , es decir, no existe un límite inferior en la frecuencia de reloj requerida para un funcionamiento adecuado.
Los componentes AVR tienen en promedio unas quince interrupciones (dependiendo de los periféricos integrados) de prioridad fija.
el núcleo AVR tiene un puntero de pila de 16 bits (para componentes equipados con SRAM (95% de los componentes)).

Los microcontroladores AVR incorporan en la misma caja un núcleo AVR (microprocesador), memoria flash (espacio de programa), SRAM (espacio de datos), EEPROM (espacio de datos de respaldo) y varios periféricos .

Cada periférico es manejado por el registro asociado (s) (accesible a través de la en y fuera instrucciones ).

Aquí hay una indicación de los periféricos existentes en la familia de microcontroladores AVR:

Memoria EEPROM (se gestiona como dispositivo).
Temporizadores de 8 y 16 bits con "compare match" (se interrumpe cuando se alcanza un valor elegido) y modo PWM .
Interfaz serial asíncrona UART (rxd, txd).
Interfaz serial síncrona SPI (miso, mosi, sck, SS).
Interfaz serial TWI (compatible I 2 C (2 cables))
1-Wire interfaz en serie (1 hilo)
Puertos de entrada / salida (PIO) con resistencias pull-up integradas.
oscilador interno
oscilador separado para reloj RTC
Convertidor de analógico a digital de 10 bits
comparador analógico

Diferentes familias

La familia de microcontroladores AVR consta de 5 grupos principales:

TinyAVRs
- memoria de programa de 1 a 8 kB
- Paquete de 8 a 32 pines
- número limitado de dispositivos

Mega AVR
- memoria de programa de 4 a 256 kB
- Paquete de 28 a 100 pines
- conjunto de instrucciones más extendido (multiplicación, instrucciones para acceso extendido a la memoria)
- más periféricos

XMEGA
- memoria de programa de 16 a 384 kB
- Paquete de 44 a 100 pines
- Rendimiento extendido, como DMA , manejo de eventos entre dispositivos, criptografía incorporada.

AVR especiales para aplicaciones específicas
- la familia AVR incluye MegaAVR con periféricos como:
  - controlador usb
  - Controlador CAN
  - Controlador LCD
  - controlador PWM avanzado
  - controlador de batería
  - Controlador de red inalámbrico ZigBee
- FPSLIC (Circuito integrado de nivel de sistema programable en campo) este circuito es un FPGA con un núcleo AVR, el corazón puede operar hasta 50 MHz ejecutando su programa en la memoria RAM a diferencia de otras familias que ejecutan el programa en la memoria FLASH.

Desarrollo de software y hardware

En el entorno de Microsoft Windows , AVRstudio proporcionado por Atmel combinado con WinAVR (versión win32 de avr-gcc) permite el desarrollo en lenguaje C de forma gratuita y sin ninguna limitación.

También existe un compilador Pascal para AVR (E-LAB Pascal-scm), utiliza una sintaxis cercana a Turbo Pascal .

En entornos FreeBSD , GNU-Linux o MacOS X , avr-gcc (compilador C) y uisp, avrdude le permiten desarrollar para estos microcontroladores. También hay una adaptación de libc.

También hay productos gratuitos pero limitados a 4Ko para desarrollar en C, Pascal o Basic. Integran una serie de bibliotecas para simplificar la codificación de aplicaciones, así como entornos de hardware completos para la creación de prototipos.

Hay muchos programadores , herramientas de interfaz entre la PC y el microcontrolador que permiten flashear la memoria del programa, en el mercado (Atmel STK-200, 300, 400, 500, 600 u otros) y muchos diagramas en sitios de Internet que le permiten hacer usted mismo.

Hay tres tipos de interfaz disponibles, el ISP para flashear solo memorias, interfaces, JTAG y DebugWIRE (in) (depurar en un cable) que se utilizan para flashear y depurar directamente desde AVRStudio, muy conveniente para llevar al punto de las aplicaciones. La interfaz ISP está presente en todos los microcontroladores ATMEL, las interfaces JTAG y DebugWire dependen de la familia de microcontroladores.

Para operar un microcontrolador AVR, es 'suficiente' conectar los pines de tierra y Vcc a los potenciales 0 y 5 V (por ejemplo) y poner una resistencia pull-up en el pin de reinicio (resistencia de 10 kΩ entre el pin de reinicio y vcc). Si el componente no tiene un oscilador interno o si se desea una frecuencia precisa, entonces se deberá agregar un oscilador externo ( principalmente cristal ).

Referencias

Ver también

enlaces externos

(es) Sitio web oficial

Bibliografía

Florian Schäffer, programación en C de microcontroladores RISC AVR , Elektor, 2009 ( ISBN 978-2-86661-169-9 )