Микроконтроллеры фирмы Atmel AVR

Микроконтроллеры фирмы Atmel AVR

Идея разработки нового прогрессивного RISC-ядра зародилась в норвежском городе Тронхейм (Trondheim) в головах двух студентов Norwegian University of Science and Technology (NTNU). Звали изобретателей Альф Боген (Alf-Egil Bogen) и Вегард Воллен (Vegard Wollen). Будущие директора Atmel Norway создали архитектуру, которая стала одной из самых удачных на мировом рынке микроконтроллеров.

В 1995 году Боген и Воллен решили предложить американской корпорации Atmel, известной на тот момент своим "ноу-хау" - изготовления чипов с Filash-памятью, выпускать новый 8-битный RISC-микроконтроллер и снабдить его Flash-памятью программ на кристалле. Идея настолько понравилась руководству Atmel Corp., что было принято решение незамедлительно инвестировать данный проект.

В 1996 году был основан исследовательский центр Atmel в Тронхейме. Стоит сказать, что 150-тысячный Тронхейм усилиями своего университета каждый год порождает до 20-ти новых компаний, специализирующихся в секторах рынка начиная от автоматизации и до передачи и обработки данных. В конце 1996 года был выпущен опытный кристалл AT90S1200, а во второй половине 1997-го корпорация Atmel приступила к серийному производству нового семейства микроконтроллеров, к их рекламной и технической поддержке.

Новое ядро было запатентовано и получило название AVR, которое по прошествии уже нескольких лет стало трактоваться самыми различными способами. Кто-то утверждает, что это не иначе как A dvanced V irtual R ISC, другие полагают, что не обошлось здесь без A lf Egil Bogen V egard Wollan R ISC. Держателями патента при этом являются: Wollan, Vegard (NO); Bogen, Alf-Egil (NO); Myklebust, Gaute (NO); Bryant, John, D. (US).

Интересно, что система команд и внутреннее устройство чипов AVR разрабатывались совместно с фирмой IAR Systems - производителем компиляторов языков программирования С/С++, что обеспечило уникальные характеристики этих микроконтроллеров. В результате для AVR стало возможным получать высокую плотность кода при использовании языков высокого уровня, практически не теряя в производительности по сравнению с программами, написанными на низкоуровневом языке Ассемблера.

Город Trondheim в Норвегии

Norwegian University of Science and Technology

Alf-Egil Bogen

Vegard Wollen

Кроме того, использование прогрессивной технологии конвейеризации у AVR сокращало цикл "выборка - исполнение" команды. Например, у микроконтроллеров семейства x51 короткая команда выполняется за 12 тактов генератора. В PIC-контроллерах фирмы Microchip, где уже реализован конвейер, короткая команда выполняется за 4 периода тактовой частоты. В микроконтроллерах AVR короткая команда в общем потоке выполнялась всего за один период тактирующего сигнала. Такое построение кристалла обеспечило существенное повышение производительности, которая в пределе может достигать значения 1 MIPS на 1 МГц. Это во многих случаях при заданной производительности позволяло снизить тактовую частоту, а значит, и потребляемую мощность устройства. AVR-микроконтроллеры предоставляли более широкие возможности по оптимизации производительности/энергопотребления, что было особенно важно при разработке приложений с батарейным питанием.

Микроконтроллеры AVR имеют гарвардскую архитектуру (программа и данные находятся в разных адресных пространствах) и систему команд, близкую к идеологии RISC. Процессор AVR имеет 32 8-битных регистра общего назначения, объединённых в регистровый файл.

Конечно же, новые микроконтроллеры от Atmel были встречены с большим интересом. Их продажи неуклонно росли, команда AVR, состоящая в 1997 году не более чем из 10 человек, сейчас превышает сотню сотрудников только в Норвегии, без учета технических специалистов по AVR в двух специализированных центрах во Франции и Финляндии.

Сегодня Atmel выпускает несколько семейств микроконтроллеров с ядром AVR.. Микроконтроллеры Classic, Tiny и Mega первых из семейств AVR, постепенно заменяются более современными моделями. В 2003 году Atmel Corp. торжественно отпраздновала крупное событие - количество выпущенных микросхем с ядром AVR превысило 500 миллионов штук!

Atmel Corp.

График деятельности Atmel Corp.

Стандартные семейства:

-tinyAVR (ATtiny xxx):

v флеш-память до 16 Кб; SRAM до 512 б; EEPROM до 512 б;

v число линий ввод/вывода 4-18 (общее количество выводов 6-32);

v ограниченный набор периферийных устройств.

- megaAVR (ATmega xxx):

v флеш-память до 256 Кб; SRAM до 8 Кб; EEPROM до 4 Кб;

v число линий ввода/вывода 23-86 (общее количество выводов 28-100);

v аппаратный умножитель;

v расширенная система команд и периферийных устройств.

- xmega AVR (ATxmega xxx):

o флеш-память до 384 Кб; SRAM до 32 Кб; EEPROM до 4 Кб;

o четырёхканальный DMA-контроллер;

o инновационная система обработки событий.

На основе стандартных семейств выпускаются микроконтроллеры, адаптированные под конкретные задачи:

- со встроенными интерфейсами USB, CAN, контроллером LCD;

- со встроенным трансивером приема/передачи ATA хxxx, ATAM xxx;

- для управления электродвигателями — серия AT90PWM xxxx;

- для автомобильной электроники;

- для осветительной техники.

Кроме указанных выше семейств, ATMEL выпускает 32-разрядные микроконтроллеры семейства AVR32, которое включает в себя подсемейства AT32UC3 (тактовая частота до 66 МГц) и AT32AP7000 (тактовая частота до 150 МГц).

Версии контроллеров:

Ø AT(mega/tiny)xxx — базовая версия.

Ø ATxxx L — версии контроллеров, работающих на пониженном (Low) напряжении питания (2,7 В).

Ø ATxxx V — версии контроллеров, работающих на низком напряжении питания (1,8 В).

Ø ATxxx P — малопотребляющие версии (до 100 нА в режиме Power-down), применена технология picoPower (анонсированы в июле 2007), повыводно и функционально совместимы с предыдущими версиями.

Ø ATxxx A — уменьшен ток потребления, перекрывается весь диапазон тактовых частот и напряжений питания двух предыдущих версий (также, в некоторых моделях, добавлены новые возможности и новые регистры, но сохранена полная совместимость с предыдущими версиями).

Ø АТxxx- PI — корпус DIP.

Ø АТxxx- PU — корпус DIP, бессвинцовый припой.

Ø АТxxx- AI — корпус TQFP.

Ø АТxxx- AU — корпус TQFP, бессвинцовый припой, (цифры 8/10/16/20/.. перед индексом означают максимальную частоту, на которой микроконтроллер может стабильно работать при нормальном для него напряжении питания).

Внешний вид микроконтроллеров семейства ATmegaXXX

Вид отладочной платы с микроконтроллером ATmega8515-16PU

Вид отладочной платы с микроконтроллером ATmega88-20AU

Микроконтроллеры AVR фирмы Atmel - это 8-битные RISC-микроконтроллеры для встраиваемых приложений, представляют собой мощный инструмент, прекрасную основу для создания современных высокопроизводительных и экономичных встраиваемых контроллеров многоцелевого назначения.

Данный материал посвящен семейству Mega AVR. Микроконтроллеры этого семейства имеют наиболее развитую периферию, наибольшие среди всех микроконтроллеров AVR объемы памяти программ и данных. Они предназначены для использования в мобильных телефонах, в контроллерах различного периферийного оборудования (такого как принтеры, сканеры, современные дисковые накопители, приводы CD-ROM/DVD-ROM и т. п.), в сложной офисной технике и т. д.

Микроконтроллеры семейства Mega поддерживают несколько режимов пониженного энергопотребления, имеют блок прерываний, сторожевой таймер и допускают программирование непосредственно в готовом устройстве.

Дата добавления: 2015-08-29