Микроконтроллеры avr для начинающих — 1

Микроконтроллеры AVR для начинающих — 1

Микроконтроллеры (далее МК) прочно вошли в нашу жизнь, на просторах интернета можно встретить очень много интересных схем, которые исполнены на МК. Чего только нельзя собрать на МК: различные индикаторы, вольтметры, приборы для дома (устройства защиты, коммутации, термометры…), металлоискатели, разные игрушки, роботы и т.д. перечислять можно очень долго. Первую схему на микроконтроллере я увидел лет 5-6 назад в журнале радио, и практически сразу же перелистнул страницу, подумав про себя «все равно не смогу собрать». Действительно, в то время МК для меня были чем то очень сложным и непонятым устройством, я не представлял как они работают, как их прошивать, и что делать с ними в случае неправильной прошивки. Но около года назад, я впервые собрал свою первую схему на МК, это была схема цифрового вольтметра на 7 сегментных индикаторах, и микроконтроллере ATmega8. Так получилось, что микроконтроллер я купил случайно, когда стоял в отделе радиодеталей, парень передо мной покупал МК, и я тоже решил купить, и попробовать собрать что-нибудь. В своих статьях я расскажу вам про микроконтроллеры AVR фирмы ATMEL, научу вас работать с ними, рассмотрим программы для прошивки, изготовим простой и надежный программатор, рассмотрим процесс прошивки и самое главное проблемы, которые могут возникнуть и не только у новичков.

Основные параметры некоторых микроконтроллеров семейства AVR:

Дополнительные параметры МК AVR mega:

Рабочая температура: -55…+125*С
Температура хранения: -65…+150*С
Напряжение на выводе RESET относительно GND: max 13В
Максимальное напряжение питания: 6.0В
Максимальный ток линии ввода/вывода: 40мА
Максимальный ток по линии питания VCC и GND: 200мА

Расположение выводов моделей ATmega 8X

Расположение выводов моделей ATmega48x, 88x, 168x

Расположение выводов у моделей ATmega8515x

Расположение выводов у моделей ATmega8535x

Расположение выводов у моделей ATmega16, 32x

Расположение выводов у моделей ATtiny2313

В конце статьи прикреплён архив с даташитами на некоторые микроконтроллеры

Установочные FUSE биты MK AVR

Запомните, запрограммированный фьюз – это 0, не запрограммированный – 1. Осторожно стоит относиться к выставлению фьюзов, ошибочно запрограммированный фьюз может заблокировать микроконтроллер. Если вы не уверены какой именно фьюз нужно запрограммировать, лучше на первый раз прошейте МК без фьюзов.

Самыми популярными микроконтроллерами у радиолюбителей являются ATmega8, затем идут ATmega48, 16, 32, ATtiny2313 и другие. Микроконтроллеры продаются в TQFP корпусах и DIP, новичкам рекомендую покупать в DIP. Если купите TQFP, будет проблематичнее их прошить, придется купить или изготовить переходник и паять плату т.к. у них ножки располагаются очень близко друг от друга. Советую микроконтроллеры в DIP корпусах, ставить на специальные панельки, это удобно и практично, не придется выпаивать МК если приспичит перепрошить, или использовать его для другой конструкции.

Почти все современные МК имеют возможность внутрисхемного программирования ISP, т.е. если ваш микроконтроллер запаян на плату, то для того чтобы сменить прошивку нам не придется выпаивать его с платы.

Для программирования используется 6 выводов:
RESET — Вход МК
VCC — Плюс питания, 3-5В, зависит от МК
GND — Общий провод, минус питания.
MOSI — Вход МК (информационный сигнал в МК)
MISO — Выход МК (информационный сигнал из МК)
SCK — Вход МК (тактовый сигнал в МК)

Иногда еще используют вывода XTAL 1 и XTAL2, на эти вывода цепляется кварц, если МК будет работать от внешнего генератора, в ATmega 64 и 128 вывода MOSI и MISO не применяются для ISP программирования, вместо них вывода MOSI подключают к ножке PE0, a MISO к PE1. При соединении микроконтроллера с программатором, соединяющие провода должны быть как можно короче, а кабель идущий от программатора на порт LPT так-же не должен быть слишком длинным.

В маркировке микроконтроллера могут присутствовать непонятные буквы с цифрами, например Atmega 8L 16PU, 8 16AU, 8A PU и пр. Буква L означает, что МК работает от более низкого напряжения, чем МК без буквы L, обычно это 2.7В. Цифры после дефиса или пробела 16PU или 8AU говорят о внутренней частоте генератора, который есть в МК. Если фьюзы выставлены на работу от внешнего кварца, кварц должен быть установлен на частоту, не превышающей максимальную по даташиту, это 20МГц для ATmega48/88/168, и 16МГц для остальных атмег.

Первые цифры в названии микроконтроллера обозначают объем FLASH ПЗУ в килобайтах, например ATtiny15 – 1 Кб, ATtiny26 – 2 Кб, AT90S4414 – 4 Кб, Atmega8535 – 8 Кб, ATmega162 – 16Кб, ATmega32 – 32 Кб, ATmega6450 – 64Кб, Atmega128 – 128Кб.

Иногда встречаются схемы, где применены микроконтроллеры с названиями типа AT90S… это старые модели микроконтроллеров, некоторые из них можно заменить на современные, например:

AT90S4433 – ATmega8
AT90S8515 – ATmega8515
AT90S8535 – ATmega8535
AT90S2313 – ATtiny2313
ATmega163 – ATmega16
ATmega161 – ATmega162
ATmega323 – ATmega32
ATmega103 – ATmega64/128

ATmega 8 имеет несколько выводов питания, цифровое – VCC, GND и аналоговое – AVCC, GND. В стандартном включении обе пары выводов соединяют параллельно, т.е. вместе. Микроконтроллеры AVR не любят повышенного напряжения, если питание выше 6 вольт, то они могут выйти из строя. Я обычно применяю маломощный стабилизатор напряжения на 5 вольт, КР142ЕН5 или 78L05. Если напряжение питания слишком низкое, то МК не прошьется, программа будет ругаться и выдавать ошибки (к примеру -24 в PonyProg).

На этом закончим, пока можете выбрать в интернете понравившуюся схему и изучить ее, можете заодно сходить и купить нужный микроконтроллер. В следующих частях статьи мы будем собирать простой и надежный программатор, познакомимся с программами для прошивания и попробуем прошить МК.

Программирование микроконтроллеров AVR

Микроконтроллер – микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами, или по другому – простенький компьютер (микро-ЭВМ), способный выполнять несложные задачи.


Рано или поздно, любой радиолюбитель (я так думаю), приходит к мысли о применении в своих разработках микроконтроллеров. Микроконтроллер позволяет существенно «облегчить» радиолюбительскую конструкцию, сделать ее проще и намного функциональнее.

Что нужно для того, чтобы начать пользоваться всеми возможностями микроконтроллеров? Я считаю, что не так уж и много. Главное в этом деле — желание. Будет желание, будет и результат.

В этом разделе (и в разделе «Устройство AVR») сайта я постараюсь помочь начинающим «микроконтроллерщикам» сделать первый, он же самый трудный шаг навстречу микроконтроллерам — попробуем разобраться в устройстве и программировании микроконтроллеров AVR семейства ATtiny и ATmega.

В сети существует множество сайтов затрагивающих так или иначе «микроконтроллерную» тематику, много также и различной литературы для начинающих. Поэтому я не собираюсь «переплюнуть» всех и вся и создать очередной шедевр мыслительных мук в виде пособия по микроконтроллерам для начинающих. Я постараюсь систематизировать, собрать в кучу все нужное на мой взгляд, для первого шага в мир микроконтроллеров, и изложить более-менее доступным языком.

В своих статьях я буду опираться на материалы из публикаций популярных авторов микроконтроллерной тематики: Рюмика С.М., Белова А.В., Ревича Ю.В., Евстифеева А.В., Гребнева В.В., Мортона Д., Трамперта В., Фрунзе А.В. и Фрунзе А.А. (и многих других), а также материалы радиолюбительских сайтов. Ну и, может быть, немного своих «умных мыслей».

Программирование микроконтроллеров AVR фирмы Atmel

1. Микроконтроллеры — первый шаг

Эта статья, как и все последующие, — маленький шажок в мир микроконтроллеров. И таких «шажков» у нас будет много, пока не дойдем до того момента, когда сможем сказать: «Микроконтроллер — последний шаг». Но и это, скорее всего, из области фантастики — нельзя объять необъятное, — мир микроконтроллеров постоянно развивается и совершенствуется. Наша задача — сделать первый шаг, логическим итогом которого должна стать первая, самостоятельно разработанная и собранная конструкция на микроконтроллере.

2. Системы счисления: десятичная, двоичная и шестнадцатиричная

Как вы наверняка знаете, существует много разных систем счисления, одними пользуются и сейчас (наша, родная, десятичная система; римская система, известная нам как «римские цифры»), другие остались в глубоком прошлом (системы счисления инков и майя, древнеегипитская система, вавилонская).
Тут, я думаю, вопросов у нас нет, что такое системы счисления нам понятно — отображение чисел символами. А вот какая связь систем счисления с микроконтроллерами.

Читайте также  Антенна с активным питанием (14, 21, 28 мгц)

3. Логические операции, логические выражения, логические элементы

Все современные цифровые технологии основываются на логических операциях, без них никуда не деться. Все цифровые микросхемы в своей работе используют логические схемы (выполняют логические операции, в том числе и микроконтроллер).
Создавая программу, мы прописываем все действия микроконтроллера основываясь на своей логике с применением логических операций, иногда даже и не подозревая об этом, которые применяем к логическим выражениям.

4. Битовые операции
В прошлой статье была рассмотрена тема логических операций и выражений. В этой статье мы рассмотрим логические битовые операции. Битовые операции очень близки к логическим операциям, можно даже сказать, что это одно и тоже. Разница только в том,что логические операции применяются к высказываниям, а битовые операции, с такими же правилами и результатами применяются к битам.

5. Прямой, обратный и дополнительный коды двоичного числа

Прямой, обратный и дополнительный коды двоичного числа — способы представления двоичных чисел с фиксированной запятой в компьютерной (микроконтроллерной) арифметике, предназначенные для записи отрицательных и неотрицательных чисел

6. USBASP программатор для микроконтроллеров AVR — идеальное решение для начинающих, и не только

Сегодня мы рассмотрим как, без особых затрат и быстро, запрограммировать любой микроконтроллер AVR поддерживающий режим последовательного программирования (интерфейс ISP) через USB-порт компьютера. В качестве программатора мы будем использовать очень простой и популярный программатор USBASP, а в качестве программы — AVRdude_Prog V3.3, которая предназначена для программирования МК AVR.

7. Программа AVRDUDE_PROG: программирование микроконтроллеров AVR ATmega и ATtiny

Популярнейшая программа AVRDUDE_PROG 3.3 предназначена для программирования микроконтроллеров AVR ATmega и ATtiny

8. Основы программирования микроконтроллеров AVR

С этой статьи мы начнем конкретно заниматься одним вопросом — программирование микроконтроллеров. Процесс будет проходить следующим образом — сначала статья по устройству микроконтроллера (к примеру, первая статья будет по портам ввода-вывода), а затем статья по программированию. Сегодняшний наш разговор вводный, и будет посвящен вопросам материального и программного обеспечения процесса изучения основ программирования микроконтроллеров.

9. Русификация программы Atmel Studio

В этой статье мы поговорим о проблемах русификации программы Atmel Studio, как перевести программу на русский (или другой) язык, и как сделать более удобной работу программы с программатором USBASP. После установки программы Atmel Studio весь интерфейс будет на английском языке. Кому-то, кто знаком с английским, или уже привык работать с программами с английским интерфейсом, это вполне устроит. Меня лично, такой подход создателей программы к великому и могучему не устраивает, мне более комфортно работать с русскими меню.

10. Введение в язык программирования С (Си) для микроконтроллеров

В этой статье будут рассмотрены основные сведение о языке С, структура программы на языке С, дано понятие о функциях, операторах и комментариях данного языка программирования.

11. Переменные и константы в языке С (Си) для микроконтроллеров AVR

В этой статье будут рассмотрены типы переменных в языке С (Си) для микроконтроллеров AVR, объявление переменных, способы задания констант, будет дан обзор арифметических операций языка С, присваивания, инкремента и декремента.

12. Управление портами микроконтроллеров AVR на языке С (Си)

В этой статье будет рассмотрено управление портами микроконтроллеров AVR на языке программирования С (Си): установка выводов порта на вход или выход, считывание значений на входах портов, программа для управления миганием светодиода.

13. Циклы в языке С (Си) для микроконтроллеров AVR

В данной статье будут рассмотрены циклы в языке программирования Си для микроконтроллеров AVR. Будут рассмотрены циклы типа «для» (for) и циклы типа «пока» (while), будет показано как осуществить принудительное прерывание цикла и организовать бесконечный цикл.

14. Массивы в программировании микроконтроллеров AVR

В данной статье мы рассмотрим основы использования массивов в языке С для микроконтроллеров AVR и рассмотрим их практическое применение в программе для изменения цифр на семисегментном индикаторе.

(27 голосов, оценка: 4,74 из 5)

Урок 1. Первый проект на AVR

В каждом языке программирования есть такое понятие «Hello World». Это первая программа, дающая общие понятия о структуре программы. Для микроконтроллеров первая программа мигание светодиода. Это самое простое и наглядное.

Сначала нужно написать программу, используя CodeVision (C avr). Далее есть 2 варианта:
1. Прошить виртуальный микроконтроллер (используя программы симуляторы).
2. Прошить реальный микроконтроллер.

1. Схема собирается в симуляторе Proteus. Чтобы прошить виртуальный микроконтроллер, нужно указать где у вас на жестком диске хранится файл прошивки.
Плюсы: бесплатно, быстро, просто, достаточно наглядно, не требующий навыков сборки схемы. Минусы: результат не подкреплен практикой, значит есть шанс что все быстро забудется.

2. Тут множество вариантов, но как минимум нужен:
2.1. программатор AVR микроконтроллеров,
2.2. ATmega8-16PU (PDIP28 в дип корпусе),
2.3. резистор 1к,
2.4. светодиод,
2.5. проводки,
2.6. 5В стабилизированный источник (блок питания на 5В, питание usb компьютера),
2.7. много свободного времени и желания.
По желанию:
2.8. макетная плата (можно попробовать навесным монтажом),
2.9. паяльник (можно извратиться и без него),
2.10. разъем (можно извратиться и без него),
Минус только один — денежные вложения, которые я считаю в дальнейшем отобьются. Остальное все плюсы. Самое дорогое это программатор. Как решать задачу ваше дело, я покажу оба варианта.

Схема нашего устройства.

Ищем, качаем свежий Proteus. В пакете протеуса нас интересует только ISIS 7. Если вы решили собирать все руками, идем на ближайший радиорынок или магазин электроники и покупаем все, что нужно. Купили, скачали, поставили. Как создать проект в CAVR можно узнать тут

1. Запускаем CodeVisionAVR

2. В окне мастера настроек, переходим на вкладку Ports и устанавливаем значение Bit 0 = Out. Создаем, сохраняем проект.

4. Теперь можно писать наш код.

#include позволяет использовать временные задержки, например делать паузы между зажиганием светодиода
delay_ms(100);
delay_us(100);
позволяет сделать задержку в программе 100мс, позволяет сделать задержку в программе 100мкс
PORTB.0=1;
PORTB.0=0;
включает ножку 0 порта В (напряжение +5В), включает ножку 0 порта В (напряжение 0В)

5. Добавляем в наш бесконечный цикл программы мигания светодиодом

6. Компилируем, прошиваем (как прошить можно почитать тут). Фьюзы для данного урока должны быть выставлены так:

Данная конфигурация фьюзов позволяет запустить микроконтроллер от внутреннего генератора на 2МГц. После прошивки светодиод будет мигать.

Запилил видео, чтобы был более понятен сам процесс, удачи в ваших начинаниях.

Update: Добавлен тест, в котором вы можете проверить на сколько хорошо вы усвоили материал урока

112 комментариев: Урок 1. Первый проект на AVR

булат, к сожалению у меня нет usbasp. судя по описанию камень не отвечает, проверяйте физическое подключение.

булат- Вы победили данную ошибку на программаторе?

Уважаемый автор подскажите можно ли используя данный пример (delay_ms) включить и выключить порт МК несколько раз с разными временными задержками без цикла (while (1))

Как правильно реализовать такое условие и как закончить выполнение программы без (while (1))
так :
<
PORTB.0=1; //включаем 0 ножку порта В
delay_ms(100,500); // ждем
PORTB.0=0; //выключаем 0 ножку
delay_ms(100,200); //ждем

>;
или так :
<
PORTB.0=1; //включаем 0 ножку порта В
delay_ms(100); // ждем 100 мс
PORTB.0=0; //выключаем 0 ножку
delay_ms(100); //ждем 100 мс
PORTB.0=1; //включаем 0 ножку порта В
delay_ms(500); // ждем 500 мс
PORTB.0=0; //выключаем 0 ножку
delay_ms(200); //ждем 200 мс

>;
и какое максимальное значение может иметь delay_ms()
П.С.из самоучителей так понял что while () такой-же неотъемлемый атрибут программы как и #include

delay может быть 65535, while это просто цикл, обычно чтобы программа постоянно что то выполняла, нужно чтобы она крутилась по кругу

Спасибо огромное! А после одноразового передергивания ножками дальше можно включить основной цикл программы? Не получается… а понять почему не могу.

выполняете дрыганье до while, а потом делаете внутри что угодно

Ага! Запустить еще один while () внури этого чтоб он крутился бесконечно и не давал закончить (или начать) основной.У меня последний вопрос в этой теме: где можно посмотреть реализацию такого алгоритма?

установил 2 светодиода на PB0 и PB1 тепер как сделать пример 1 светодиод мигал 3 секунда а 2 ой 1 сек каждий порт сдаелал свое работу?

Читайте также  Микроконтроллерный вирус и антивирус

с помощью таймера, смотри 5 урок

Вопрос к автору: а если предположить, что мне необходимо управлять светодиодом не на 0 выводе порта В, а на 3, или на 7? как тогда будет выглядить код? я пытался написать так не не пошло:

PORTB=3×00;
DDRB=3×01;
while (1)
<
PORTB.3=1;
delay_ms(100);
PORTB.3=0;
delay_ms(10);
Как это реализовать? просто мне надо управлять 20-30 группами светодиодов! и тут одних только 0 выводов портов недостаточно! Заранее Спасибо!

Ув. автор, КАКОЙ вы применяли «программатор AVR микроконтроллеров»?
Дайте ссылку на схему программатора!
Как сделать чобы Code vision увидел этот программатор ?

Я использовал практически с самого начала AVRISPII. Схем программаторов полно, беда их в том, что для того чтобы сделать программатор, нужен другой программатор. Codevision видит только AVRISP, STK500, JTAGICE. По факту, берите USBASP и шейте через khazama, запорете пару мк, зато опыт получите 🙂

Такая проблема: создал визардом проект, прописал программу, при компиляции ошибка
все строки типа DDRB=(0 3

Осваиваем микроконтроллеры на примере Atmega8

Программирование AVR. Первые шаги, или – что нам нужно иметь для того, чтобы
прошить и увидеть микроконтроллер в действии.

В рамках данной статьи мы не станем сильно погружаться в многообразие внутренних процессов и дебри архитектуры микроконтроллера. А основной нашей задачей будет являться – освоение азов практической работы с микроконтроллером и получение навыков для самостоятельной разработки и изготовления какого-либо интересующего нас электронного устройства.

В качестве подопытного предлагаю выбрать популярный и довольно высокопроизводительный 8-разрядный AVR микроконтроллер Atmega8 в удобном для наших целей 28-выводном DIP корпусе.

Итак, что нам нужно для полного счастья?

1. Простая и, в приоритете, бесплатная среда разработки, в которой можно посредством слов и цифр написать программу, а затем скомпилировать её, т. е. перевести на язык, понятный микроконтроллеру.
Одним из удачных примеров такой среды является Atmel Studio. Скачать эту программу не составит никакого труда, в том числе и на официальном сайте разработчика – https://www.microchip.com/.

2. Отладочная плата для микроконтроллера, желательно с DIP28 панелькой для микросхемы.

Удачным вариантом такой платы я бы посчитал изделие под названием «плата разработки ATmega8 – сделай сам», предлагаемое нашими китайскими друзьями за символические 150 отечественных рублей.

В комплект поставки входят:
– собственно, сама плата;
– Панелька DIP28;
– Кварцевый резонатор на 8 МГц;
– Разъём для подключения программатора;
– Разные деталюшки в виде: конденсаторов, резисторов, кнопок, светодиодов, т. е. всего того, что позволит легко запрограммировать и проверить микропроцессор в работе.

Можно, конечно, обойтись и без отладочной платы и произвести прошивку ATmega8 непосредственно в готовом устройстве, тем более что микропроцессор это сделать позволяет. Однако на практике произвести эти манипуляции заранее, а уже потом устанавливать микросхему по месту прописки оказывается значительно удобнее.

3. Программатор AVR USB, для того чтобы запрограммировать микроконтроллер, то есть перенести в него информацию с компьютера.

Такой программатор оценивается на aliexpress примерно в ту же стоимость, что и предыдущее изделие.

Программатор подсоединяется к USB порту компьютера, а другим своим концом к плате микроконтроллера.
Данное соединение осуществляется через ISP разъём кабеля, который также входит в комплект поставки.

Питание берётся от USB разъёма компьютера.
Работать программатор может под разными операционными системами, в том числе – под Windows.

Если тип приобретённого программатора не будет поддерживаться Atmel Studio, то придётся скачать и бесплатную программу прошивки микроконтроллеров, например, AVRDude.

4. Контактная макетная плата для монтажа без пайки.

Такая макетная плата совместно с набором соединительных проводов (джамперов) будет весьма полезна на начальном этапе освоения микроконтроллера.

Она без какого-либо напряга и паяльника позволит соединить любые электронные элементы обвеса микроконтроллера в единую конструкцию, превращая весь процесс создания схемы в увлекательную игру с конструктором LEGO.

Подобный набор, состоящий из беспаечной макетной платы и комплекта проводов, обойдётся не дороже 200 рублей.

5. Для того чтобы в процессе отладки не перепрошивать ATmega8 бесчисленное количество раз, жизненно необходима программа, позволяющая отладить прошивку без участия микроконтроллера.
Для этой цели как нельзя лучше подходит программа для автоматизированного проектирования электронных схем (в том числе и микроконтроллеров) – Proteus. Она значительно упрощает процесс отладки программы без участия микроконтроллера, ведь любой накопитель имеет конечное число перезаписей, хотя это число и достаточно большое.

6. Если написать и отладить программу для микроконтроллера можно и без его непосредственного участия, то, по-любому, рано или поздно встанет конкретный вопрос: «А на фига мы всё это делали?».
Поэтому хочешь, не хочешь, а приобрести ATmega8 нам также всё ж таки придётся. Стоит она на Али, как и всё остальное, довольно-таки гуманных денег – около 100 рублей за единицу продукции, поэтому кошелёк опорожнит не сильно, но уважительного к себе отношения потребует.

А теперь давайте-ка посмотрим: А что это за штука ATMEGA8 попала к нам в руки?

Рис.1 Внешний вид и назначение выводов Atmega8

У данного типа МК есть два типа питания – цифровое VCC (выв.7) и аналоговое AVCC (выв.20). В стандартном включении, когда на входы/выходы контроллера подаются логические 1 и 0, оба вывода питания соединяют (физически соединяются VCC и AVCC, поскольку GND выводы 8 и 22 уже замкнуты внутри ИМС через сопротивление 0,7 Ом). Однако при подключении нагрузки, эти земляные выводы необходимо замкнуть на плате, т. к. внутри они соединены тонким проводником, который при существенном токе не следует рассматривать как «перемычку».
Если используется встроенный АЦП, или входы/выходы задействованы для работы с аналоговыми сигналами, то для уменьшения помех производитель рекомендует использовать последовательный LC-фильтр по AVCC.
Между выводами питания и землёй (в непосредственной близости от выводов питания микросхемы) всегда следует устанавливать керамические конденсаторы ёмкостью 0,1 Мкф, которые обычно называют блокировочными конденсаторами.

Ещё один непомеченный цветом вывод (Рис.1) – 21 вывод (AREF).
AREF означает Analog Reference и является входом для подачи (при необходимости) опорного напряжения от внешнего источника питания.

Все раскрашенные выводы микроконтроллера (Рис.1) – это порты ввода-вывода, через которые микроконтроллер общается с внешним миром. У ATmega8 их три: PB0. PB7, PC0. PC6, PD0. PD7.
PB0. PB7 и PD0. PD7 – это полные, т. е. 8-разрядные порты, PC0. PC6 – неполный 7-разрядный порт, т. к. для полноты ему тупо не хватило лишнего вывода у микросхемы.

Каждый вывод порта может работать либо как вход, либо как выход. Для того чтобы выбрать режим работы ножки микроконтроллера необходимо прописать нужные биты в соответствующие регистры.
Однако есть у части портов ввода-вывода и специфические функции, прописанные в документации на микросхему. Давайте посмотрим, что это за функции:

1. Порты PB0. РВ7. Два вывода (РВ6 и PB7) используются для подключения кварцевого резонатора. Выводы РВ2. РВ5 зарезервированы для программирования МК. Таким образом, для общего применения остаются порты PB0 и PB1.
2. Порты PC0. РС6. Порты PC0. РС5 есть возможность использовать в качестве аналоговых входов. РС6 обычно используется для общего внешнего сброса настроек, т. е. перезагрузки прошивки МК.
3. Порты PD0. РD7. Эти порты можно использовать для общего применения.

Atmega8 выпускается с уже настроенным для использования встроенным RC-генератором с частотой 1МГц, который позволяет запустить МК без внешних элементов. Посредством конфигурационных манипуляций, значения этой частоты могут принимать также значения: 2, 4 и 8 MHz. Однако для решения многих задач стабильности RC-генератора оказывается явно недостаточно, в связи с чем для тактирования микроконтроллера используется внешний кварцевый резонатор.

Следует запомнить, что МК не является устройством, которое управляет большими мощностями, для этого есть транзисторы, тиристоры и прочие силовые элементы. Максимальный ток линии ввода/вывода составляет 40мА, максимальный суммарный ток по цепям питания и GND – 200мА.
И под занавес:

Основные технические параметры ATmega8:

— Память для программ составляет 8 Кб с возможностью перезаписать 10 000 раз;
— 512 байт флеш-памяти для хранения переменных (100 000 циклов перезаписи);
— 1 Кб ОЗУ и 32 регистра общего назначения;
— Два 8-разрядных Таймера/Счетчика с раздельным прескалером, режим сравнения;
— 16-разрядный Таймер/Счетчик с раздельным прескалером, режим сравнения, режим захвата;
— Таймер реального времени с независимым генератором;
— 3 канала ШИМ;
— 6 каналов 10-разрядного АЦП;
— Двухпроводный последовательный интерфейс;
— Программируемый последовательный USART;
— Интерфейс SPI с режимами Master/Slave;
— Программируемый сторожевой таймер с отдельным независимым генератором;
— Встроенный аналоговый компаратор;
— Сброс при включении питания, программируемая защита от провалов питания;
— Встроенный калиброванный RC-генератор;
— Обработка внутренних и внешних прерываний;
— 5 режимов с пониженным энергопотреблением: Idle, ADC Noise Reduction, Power-save, Power-down и Standby;
— Напряжение питания 4.5 — 5.5В;
— Тактовая частота 0-16 МГц.

Читайте также  Самодельные радиаторы для полупроводниковых приборов

Ну, на этом, пожалуй, и всё.
Для желающих посерьёзней углубиться в знания, могу порекомендовать datasheet производителя и русскоязычное описание ATmega8, с которым можно познакомиться по ссылке — ATMEGA8.

А на следующих страницах будем осваивать язык программирования, а также запускать несложные устройства, выполненные на микроконтроллерах.

Сайт про изобретения своими руками

МозгоЧины

Сайт про изобретения своими руками

Программирование AVR урок 1 — введение

Программирование AVR урок 1 — введение

Всем привет. Как и обещал, с сегодняшнего дня начинаем изучать программирования AVR микроконтроллеров (на примере Atmega8). Тем же читателям, которым интересно программирование платы ардуино, не волнуйтесь, статьи по данному направлению будут продолжаться 🙂 .

Можно задать логичный вопрос, почему из ряда других микроконтроллеров (далее — МК) в качестве подопытного выбран именно МК AVR. На это есть несколько причин:

  • МК AVR повсеместно доступны;
  • У них достаточно невысокая цена;
  • В интернете можно найти много бесплатных программ, что помогут при работе с данными МК.
  • Кроме этого, существует великое множество написанных статей и форумов, на которых можно задать вопросы по данным МК AVR.

Как говорил ранее, в качестве подопытного будем использовать МК Atmega8. Почему именно его?

Данный микроконтроллер может похвастаться наличием 3 портов ввода/вывода. Кроме этого он довольно дешевый.

Под портами, понимают шины данных, которые могут работают в двух противоположных направлениях (то бишь на вывод и на ввод).

У Atmega8 3 порта. Порт B состоит из 8 ножек-выводов (нумерация 0,1,2,3,4,5,6,7). Порт С состоит из 7 ножек-выводов (нумерация 0,1,2,3,4,5,6). Порт D состоит из 8 ножек-выводов (нумерация 0,1,2,3,4,5,6,7).

Запитывать микроконтроллер можно от 3,3 и 5 В. При напряжении питания 5 В максимальная частота тактирования составляет 16 МГц, а при напряжении питания 3,3 В – максимальная частота тактирования 8 МГц. Пока не будем заморачиваться относительно частот тактирования.

Питания подаётся на 7 ножку-вывод, а «земля» подводится к 8 ножке.

Несколько слов о программной среде (далее — ПС) для работы с МК AVR. Для данный марки МК существует специальная ПС Atmel Studio.

Скачивается бесплатно. Скачали, установили, запустили 🙂

Первое, с чего следует начать знакомство с Atmel Studio – это создание проекта.

Выбираем File -> new -> project .

Откроется окно выбора. Выбираем папку «Browse», в которой будем сохранять написанные проекты. Папку для проектов создал заранее.

Присваиваем имя проекту, в моём случае lesson_avr_1

Обратите внимание на галочку «create directory for solution». Если отметка стоит, то в той папке, которую мы выбрали для сохранения проектов, будет создана отдельная папка под текущий проект.

Дальше появится окно выбора микроконтроллера. В поисковой строке пишем Atmega8. В информационном окне есть ссылка на datasheet для данной модели МК.

На этом всё – проект создан.

Займемся настройкой созданного нами проекта. Нажимаем Projest -> lesson_avr_1 properties или (alt+F7)

Переходим на вкладку Tool. Выбираем – симулятор. Совершенные нами действия сделают возможным отлаживать написанный код. Сохраняем изменения. Можно сохранить изменения в одном (текущем) файле или же во всех файлах проекта сразу. Закрываем настройки.

Комментарии бывают двух видов, с помощью одних можно «закомментировать» одну строку, а с помощью других «закомментировать» целые куски кода.

  • /*…………………*/ — текст между указанными границами;
  • // одна строка;

Откомпилируем проект (соберём его). Нажмём «build solution» или F7.

После удачной компиляции мы увидим следующее сообщение)

Микроконтроллеры AVR

Микроконтроллеры (далее по тексту просто МК) ворвались в нашу жизнь и очень сильно ее облегчили. Они используются абсолютно везде, начиная с вашей стиральной машины и заканчивая смартфоном. Сами по себе МК ничего не могут делать, но занимают главную “должность” в электронной аппаратуре. Они УПРАВЛЯЮТ процессом работы всех отдельных узлов радиоэлектронной аппаратуры и КОНТРОЛИРУЮТ ситуацию, чтобы та не вышла за рамки дозволенности). Эта их основная функция ;-). Вот и все!

Приступая к изучению микроконтроллеров с нуля, даже опытные электронщики порой заходят в тупик, не знают с чего начать и как понять все это. Гора информации кажется неподъемной и настолько страшной и не понятной, что порой на первых попытках изучения МК все и заканчивается.

Что такое микроконтроллеры?

В настоящее время видов МК очень много. Самые знаменитые из них это микроконтроллеры PIC фирмы Microchip Technology, в народе “пики”; а также микроконтроллеры AVR фирмы Atmel, в народе называемые “авээрки”. Самые продвинутые электронщики уже юзают микроконтроллеры STM фирмы STMicroelectronics. Думаю, до них нам еще далеко. Так как самыми простыми МК для изучения являются AVR с них, пожалуй, и начнем.

Микроконтроллер представляет из себя пластмаску с железными ножками в различных корпусах. Ниже на рисунке корпуса микроконтроллеров AVR:

Давайте рассмотрим МК AVR Atmega8 в DIP корпусе:

Для того, чтобы узнать, как у нее идет нумерация ножек (распиновка), надо простой найти выемку на микросхеме, и от нее уже начинать счет 😉

А вот так идет счет, против часовой стрелки:

Теперь давайте рассмотрим схемотехническое обозначение МК AVR Atmega8:

Как мы видим, каждая из ножек пронумерована, носит свое название и даже не одно. Все дело в том, что некоторые выводы могут выполнять разные функции, в зависимости от того, как мы запрограммируем наш МК. Чем “фаршированнее” МК, тем больше ножек и выполняемых функций он имеет.

Как же это все работает?

Внутри микроконтроллера функционирует программа. Эта программа способна выполнять ТОЛЬКО ТРИ ДЕЙСТВИЯ, она может на любую из ножек ПОДАТЬ ПИТАНИЕ в 5 Вольт (включить логическую единицу), ВЫКЛЮЧИТЬ ПИТАНИЕ (логический ноль), ПРОЧИТАТЬ, подаем мы на ногу питание со стороны или нет. Вот и все, другого не дано, программа ни на что более не способна. Это, на самом деле, сильно упрощает программирование. Подробнее про основы цифровой электроники можно прочитать зде сь.

Например, мы хотим помигать светодиодом.

В основном, с этой программы начинают изучение микроконтроллеров. Как поступим в этом случае?

Для начала мы прицепим, скажем, на ножку “2” микроконтроллера светодиод (LED-RED). Пусть он будет прицеплен анодом, а катод светодиода будет сидеть на земле (GND или, грубо говоря, минус питания). Схема будет выглядеть следующим образом:

Схема сделана в программе Proteus, к которой мы вернемся в следующих статьях.

Итак, на ноге PD0 второго вывода микросхемы сидит светодиод с токоограничительным резистором. Резистор здесь просто ограничивает проходящий ток через светодиод, чтобы светодиод не сгорел.

Дальше нам надо запрограммировать наш МК программой. На языке программеров это звучит как “залить”, “прошить”, “шивануть”. Для этого существуют специальные программаторы.

А дальше программа внутри микроконтроллера должна делать следующее:

  1. Подать питание на ногу PD0 (светодиод загорается)
  2. Подождать сколько нужно (продолжает гореть)
  3. Выключить питание на ноге PD0 (светодиод тухнет)
  4. Подождать сколько нужно ( все еще не горит)
  5. Перейти к шагу 1 (светодиод загорается)

Вот и все, больше ничего программа делать не будет, только тупо моргать светодиодом 😉

Посмотрим что будет, если из алгоритма выкинуть хотя бы один шаг.

Думаю нет необходимости выкидывать шаги 1 и 3, очевидно, что без них светодиод либо никогда не загорится, либо будет всегда выключен.

Что если убрать шаг 2? Тогда получится следующее: Питание включено, диод горит, далее через не ощутимое человеком мгновение светодиод погас, идет задержка. Светодиод включается на столь малое время, что нам кажется, будто он постоянно выключен.

Аналогично будет, если убрать задержку под номером 3, светодиод будет выключаться на столь малое время, что будет казаться нам постоянно включен.

Вот что примерно представляет из себя микроконтроллер.