Микроконтроллеры семейства AT90S
Atmel: AVR-микроконтроллеры в 2001 году
Микроконтроллеры семейства AT90S (AVR-микроконтроллеры) за сравнительно короткое время завоевали заслуженную популярность во всем мире. Совокупность их характеристик – современная RISC архитектура, многократно перепрограммируемые Flash-память программ и EEPROM данных, возможность программирования в системе и наличие битов защиты от несанкционированного копирования – делает AVR-микроконтроллеры исключительно удобной элементной базой для построения разнообразных приборов, от простейших домашних игрушек до серьезных систем промышленной автоматики и устройств автомобильной электроники. В предлагаемой статье приводится обзор AVR-микроконтроллеров, выпускаемых в настоящее время, а также объявленных к выпуску в 2001 году.
AVR-микроконтроллеры разделяются на три семейства: Tiny, Classic и Mega. Изначально представители этих семейств имели четко выраженные “родовые” признаки, проявляющиеся в числе выводов корпусов: Tiny – корпус 8 выводов, Classic – корпус 32-44 вывода, Mega – 64-выводной корпус. В настоящее время граница между семействами стала весьма размытой: с одной стороны, выпущена микросхема AtTiny28 в 20-выводном корпусе; с другой стороны, объявлены микросхемы AtMega161, которые будут поставляться в 40- и 44-выводных корпусах. Маленькая подсказка: в названии AVR-микроконтроллеров первые цифры обозначают объем памяти программ в килобайтах. Таким образом, микросхема AT90S1200 имеет память программ объемом 1 килобайт, AT90S8515 – соответственно 8 килобайт (однако AtMega103 содержит 128 килобайт программной памяти). В 2000г. фирма Atmel произвела реорганизацию производства. Этот процесс затронул и AVR-микроконтроллеры. Многие кристаллы будут выпускаться по технологическим нормам 0,35 мкм, что позволит увеличить объем производства популярных микроконтроллеров и снимет проблему дефицита, возникшую вследствие повышения спроса на них в мире.
Микросхемы Tiny оптимальны для использования в недорогих приборах типа интеллектуальных датчиков.
Они характеризуются малой потребляемой мощностью. Нижняя граница напряжений питания составляет 1.8В для микросхем с индексом «V», 2.7В для микросхем с индексом «L» и 4.0В для микросхем без индекса. Верхняя граница напряжения питания для всех микросхем составляет 5.5В. При напряжении питания 3В и частоте генератора 4МГц ток потребления в активном режиме составляет 2.2мА, в режиме Idle – 0.5мА, в режиме Power Down – менее 1мкА. Выход из “спящего” состояния происходит по изменению сигнала на любом выводе микроконтроллера. Микросхемы AtTiny10 представляют собой вариант AtTiny11 с однократным программированием. Эти микросхемы поставляются в партиях от 10 тысяч штук. AtTiny28 оптимизирована для работы в пультах дистанционного управления.
Расширенным набором функций в семействе AtTiny обладает микросхема AtTiny12. В этой микросхеме шесть выводов имеют функции ввода/вывода сигналов. В качестве задающего генератора можно использовать дополнительный RC-генератор, размещенный на кристалле. Особенность этого генератора – возможность подстройки частоты путем записи байта в специальный регистр OscCal. Запись значения 00 соответствует минимальной частоте генератора, запись значения от 01 до FF приводит к пропорциональному увеличению значения частоты RC-генератора.
Микроконтроллер AtTiny12 оснащен схемой слежения за уровнем питающего напряжения (BOD, Brown-Out Detector). Если работа этой схемы разрешена (установлен бит BODEn), то при снижении уровня напряжения ниже порога на время, превышающее 7 наносекунд, схема вырабатывает сигнал сброса. Порог срабатывания может быть выбран из двух значений: 1,8 В или 2,7 В. Работу схемы слежения обеспечивает встроенный источник опорного напряжения 1,22 В, который может быть использован для формирования порогового напряжения встроенного аналогового компаратора.
Самым многофункциональным представителем семейства AtTiny является микроконтроллер AtTiny15. В дополнение к вышеперечисленным возможностям, AtTiny15 имеет также быстрый ШИМ-модулятор и 4-канальный 10-битный АЦП.
Скорость ШИМ- модулятора повышена за счет использования более высокой задающей частоты, которая формируется из базовой (1.6МГц) путем умножения на 16. Максимальная частота ШИМ-модулятора составляет 100кГц.
Несколько слов об АЦП. Он работает как с одиночными, так и с дифференциальными входными сигналами. Для дифференциального входа предусмотрен входной усилитель с коэффициентом усиления 20. АЦП может работать в одном из двух режимов: одиночный запуск или непрерывная работа. Скорость работы АЦП зависит от задающей частоты, которая формируется из системной путем деления в 2…128 раз. Рекомендованная максимальная входная частота АЦП – 200кГц, хотя можно использовать и более высокие частоты. При этом реальная точность АЦП уменьшается до 8-9 бит. На частоте 200кГц время преобразования составляет 65 микросекунд. Для снижения уровня помех от ядра микроконтроллера рекомендуется на время работы АЦП перевести микроконтроллер в спящий режим.
В таблице 1 представлены краткие технические характеристики микроконтроллеров семейства Tiny AVR.
Таблица 1. Tiny AVR
|