أنواع وترتيب ميكروكنترولر AVR

AVR - هذا هو اسم عائلة المتحكم الدقيق التي تنتجها الشركة. اتميل. بالإضافة إلى ABP تحت هذه العلامة التجارية تصدر ميكروكنترولر وغيرها من البنى مثل ARM و i8051.

ما هي ميكروكنترولر AVR؟

هناك ثلاثة أنواع من ميكروكنترولر:

1. AVR 8 بت.

2. AVR 32 بت.

3. AVR xMega

لأكثر من عقد ، والأكثر شعبية هي عائلة مكونة من 8 بت من ميكروكنترولر. بدأت العديد من لحم الخنزير لدراسة ميكروكنترولر منه. تعلمت جميعها تقريبًا عالم أجهزة التحكم القابلة للبرمجة عن طريق القيام بالأعمال اليدوية البسيطة ، مثل مصابيح LED الوامضة ومقاييس الحرارة والساعات بالإضافة إلى التشغيل الآلي البسيط ، مثل التحكم في أجهزة الإضاءة والتدفئة.

Microcontrollers AVR 8-bit ، بدورها ، تنقسم إلى عائلتين رائعتين:

• Attiny - يُظهر الاسم أن الأصغر (صغيرًا - صغيرًا ، شابًا ، أصغر) ، له 8 دبابيس أو أكثر. يكون حجم ذاكرتهم ووظائفهم عادة أكثر تواضعًا مما في ما يلي ؛

• ATMEGA - ميكروكنترولر أكثر تقدما لديها المزيد من الذاكرة والدبابيس والوحدات الوظيفية المختلفة.

إن xMega هي الفئة الفرعية الأقوى من ميكروكنترولر - هذه ميكروكنترولر متوفرة في الحالات مع عدد كبير من المسامير ، من 44 إلى 100. الكثير ضروري للمشاريع مع عدد كبير من أجهزة الاستشعار والمحركات. بالإضافة إلى ذلك ، تتيح لك زيادة سعة الذاكرة وسرعتها الحصول على أداء عالٍ.

نص: الدبوس (eng. pin - needle، pin) هو ناتج المتحكم الدقيق أو ، كما يقولون ، الساق. ومن هنا جاءت كلمة "pinout" - أي معلومات حول الغرض من كل من الساقين.

ما هي ميكروكنترولر وما هي؟

وتستخدم ميكروكنترولر في كل مكان تقريبا! يعمل كل جهاز تقريبًا في القرن الحادي والعشرين على متحكم دقيق: أدوات القياس والأدوات والأجهزة المنزلية والساعات ولعب الأطفال وصناديق الموسيقى والبطاقات البريدية ، بالإضافة إلى المزيد ؛ التعداد وحده سوف يستغرق عدة صفحات من النص.

يمكن للمطور استخدام الإشارة التناظرية من أسفلها إلى إدخال متحكم ومعالجة البيانات على قيمتها. يتم تنفيذ هذا العمل بواسطة محول تناظري رقمي (ADC). تتيح هذه الوظيفة للمستخدم التواصل مع المتحكم الدقيق ، وكذلك إدراك مختلف المعلمات في العالم المحيط باستخدام المستشعرات.

في ميكروكنترولر AVR المشتركة ، على سبيل المثال ، Atmega328الذي في عام 2017 هو قلب العديد من لوحات الدوائر اردوينوولكن عنهم لاحقا. تستخدم 8 قناة ADCمع عمق قليلا 10 بت. هذا يعني أنه يمكنك قراءة القيمة من 8 أجهزة استشعار تمثيلية. وترتبط أجهزة الاستشعار الرقمية إلى المخرجات الرقمية ، والتي قد تكون واضحة. ومع ذلك ، يمكن أن تكون الإشارة الرقمية 1 (وحدة) أو 0 (صفر) فقط ، بينما يمكن أن تأخذ الإشارة التمثيلية عددًا لا حصر له من القيم.

التفسير:

قدرة هي القيمة التي تميز جودة ودقة وحساسية المدخلات التناظرية. هذا لا يبدو واضحا جدا. بعض التمرينات: وحدة ADC ذات 10 بتات ، تسجل المعلومات التناظرية من منفذ في 10 بتات من الذاكرة ، وبمعنى آخر ، يتم التعرف على إشارة رقمية متغيرة بشكل سلس بواسطة متحكم كقيمة رقمية من 0 إلى 1024.

ترى ADC ذات 12 بت الإشارة نفسها ، ولكن بدقة أعلى - في النموذج من 0 إلى 4096 ، مما يعني أن القيم المقاسة لإشارة الدخل ستكون أكثر دقة بمقدار 4 مرات. لفهم من أين جاء 1024 و 4096 ، ما عليك سوى رفع 2 إلى قدرة مساوية لعمق بت ADC (2 إلى 10 ، 10 بت ، إلخ)

للتحكم في طاقة الحمل ، توجد قنوات PWM تحت تصرفك ، ويمكن استخدامها ، على سبيل المثال ، لضبط السطوع أو درجة الحرارة أو سرعة المحرك. في نفس 328 تحكم هناك 6 منهم.

بشكل عام ، يتم توضيح هيكل متحكم AVR في المخطط:

جميع العقد موقعة ، لكن لا تزال بعض الأسماء غير واضحة. دعونا نلقي نظرة على تدوينهم.

• ALU - الجهاز الحسابي المنطقي. هناك حاجة لأداء الحساب.

• سجلات الأغراض العامة (RON) - يتم مسح السجلات التي يمكنها تلقي البيانات وتخزينها أثناء توصيل المتحكم بالطاقة ، بعد إعادة التشغيل. يعمل كخلايا مؤقتة لعمليات البيانات.

• المقاطعات - شيء مثل حدث يحدث بسبب التأثيرات الداخلية أو الخارجية على متحكم - تجاوز الموقت ، المقاطعة الخارجية من دبوس MK ، الخ

• JTAG - واجهة للبرمجة داخل الدائرة دون إزالة متحكم من اللوحة.

• فلاش ، ذاكرة الوصول العشوائي ، EEPROM - أنواع الذاكرة - البرامج ، وبيانات العمل المؤقتة ، والتخزين طويل الأجل بشكل مستقل عن مزود الطاقة إلى متحكم ، وفقا للترتيب في الأسماء.

• عدادات والعدادات - أهم العقد في متحكم ، في بعض النماذج يمكن أن يصل عددها إلى أكثر من عشرة. إنها ضرورية للإبلاغ عن عدد المقاييس ، على التوالي ، الفواصل الزمنية ، وتزيد العدادات من قيمتها لأي من الأحداث. يعتمد عملهم ووضعه على البرنامج ، ومع ذلك ، يتم تنفيذ هذه الإجراءات في الأجهزة ، أي بالتوازي مع النص الرئيسي للبرنامج ، فإنها يمكن أن تسبب انقطاع (عن طريق تجاوز الموقت ، كخيار) في أي مرحلة من مراحل تنفيذ التعليمات البرمجية ، على أي سطر منه.

• a / d (التناظرية / الرقمية) - ADC ، لقد وصفنا بالفعل الغرض منه.

• WatchDogTime (مؤقت الوكالة الدولية للطاقة) - مذبذب RC مستقل عن المتحكم الدقيق وحتى منشئ الساعة الخاص به ، والذي يعد فترة زمنية معينة ويولد إشارة إعادة ضبط MK إذا نجحت ، ويستيقظ إذا كان في وضع السكون (توفير الطاقة). يمكن تعطيل تشغيلها عن طريق تعيين بت WDTE إلى 0.

تكون مخرجات المتحكم ضعيفة إلى حد ما ، مما يعني أن التيار من خلالها يصل عادة إلى 20 إلى 40 مللي أمبير ، وهو ما يكفي لإضاءة مؤشرات LED و LED. لتحميل أكثر قوة ، هناك حاجة إلى مكبرات الصوت الحالية أو الجهد ، على سبيل المثال ، الترانزستورات نفسها.

ماذا تحتاج لبدء دراسة ميكروكنترولر؟

تحتاج أولا إلى شراء متحكم نفسه. يمكن أن يكون دور المتحكم الأول أي Attiny2313 و Attiny85 و Atmega328 وغيرها. من الأفضل اختيار النموذج الموضح في الدروس التي ستشارك فيها.

الشيء التالي الذي تحتاجه هو مبرمج. هناك حاجة لتحميل البرامج الثابتة على ذاكرة MK ، فهو يعتبر أرخص وأكثرها شعبية USBASP.

أغلى ثمنا قليلا ، ولكن ليس أقل شيوعا المبرمج AVRISP MKII، والتي يمكنك القيام بها بنفسك - من لوحة عادية اردوينو

خيار آخر هو فلاش لهم من خلال USB UART المحول ، والذي يتم عادةً على أحد المحولات: FT232RL و CH340 و PL2303 و CP2102.

في بعض الحالات ، يتم استخدام أدوات التحكم الدقيقة AVR المزودة بدعم USB لمثل هذا المحول ؛ ولا يوجد الكثير من هذه النماذج. وهنا بعض:

• ATmega8U2.

• ATmega16U2.

• ATmega32U2.

واحد فقط "لكن" - يجب أولاً تحميل أداة تحميل UART في ذاكرة المتحكم. بالطبع ، لهذا ، لا تزال بحاجة إلى مبرمج لأجهزة التحكم AVR الدقيقة.

للاهتمام: بووتلوأدر - هذا برنامج عادي لمراقب متحكم ، ولكن مع مهمة غير عادية - بعد إطلاقه (الاتصال بالطاقة) ، يتوقع لبعض الوقت أنه يمكن تحميل البرامج الثابتة فيه. ميزة هذه الطريقة هي أنه يمكنك وميض أي محول USB-UART ، وأنها رخيصة للغاية. العيب هو أن البرامج الثابتة تستغرق وقتًا طويلاً لتحميل.

للعمل UART (RS-232) واجهة في ميكروكنترولر AVR تخصيص UDR سجل كامل (سجل بيانات UART). UCSRA (إعدادات بت جهاز إرسال واستقبال RX ، TX) ، UCSRB و UCSRС - مجموعة من السجلات المسؤولة عن إعدادات الواجهة ككل.

كيف يمكنني كتابة البرامج؟

بالإضافة إلى المبرمج ، تحتاج إلى بيئة تطوير IDE لكتابة وتنزيل البرنامج. يمكنك بالطبع كتابة التعليمات البرمجية في المفكرة ، المرور عبر المترجمين ، إلخ. لماذا هو ضروري عند وجود خيارات ممتازة جاهزة. ربما واحدة من أقوى هي IAR ، ولكن يتم دفعها.

Atmel IDE الرسمي هو AVR Studio ، والذي تم تغيير اسمه إلى Atmel studio في الإصدار 6. وهو يدعم جميع ميكروكنترولر AVR (8 ، 32 ، xMega) ، ويكتشف تلقائيا الأوامر ويساعد على الدخول ، ويسلط الضوء على بناء الجملة الصحيح وأكثر من ذلك بكثير.مع مساعدتها ، يمكنك فلاش MK.

الأكثر شيوعًا هو C AVR ، لذا ابحث عن برنامج تعليمي حوله ، فهناك الكثير من خيارات اللغة الروسية ، وأحدها هو Khartov V.Ya. “ميكروكنترولر AVR. ورشة للمبتدئين ".

أسهل طريقة لتعلم AVR

شراء أو القيام بذلك بنفسك مجلس اردوينو. تم تصميم مشروع اردوينو خصيصا للأغراض التعليمية. لديها العشرات من اللوحات ذات الأشكال المختلفة وعدد الاتصالات. الشيء الأكثر أهمية في اردوينو هو أنك لا تشتري فقط المتحكم الدقيق ، ولكن أيضًا لوحة تصحيح كاملة ملحومة بلوحة دارة مطبوعة بنسجة عالية الجودة ومغطاة بقناع ومكونات SMD مثبتة.

الأكثر شيوعًا هي Arduino Nano و Arduino UNO ، فهي متطابقة بشكل أساسي ، باستثناء أن "Nano" أصغر بثلاث مرات من "Uno".

بعض الحقائق:

• يمكن برمجة Arduino بلغة قياسية - "C AVR" ؛

• له الأسلاك الخاصة.

• بيئة التطوير القياسية - Arduino IDE؛

• للاتصال بجهاز كمبيوتر ، ما عليك سوى توصيل كابل USB بمقبس micro-USB على لوحة Arduino nano ، وتثبيت برامج التشغيل (على الأرجح ، سيحدث هذا تلقائيًا ، باستثناء عندما يكون المحول على CH340 ، ليس لدي برامج تشغيل على Win 8.1 ، كان عليّ تنزيله ، لكن لم يستغرق الأمر الكثير من الوقت.) ثم يمكنك تحميل "الرسومات" ؛

• "الرسومات" هو اسم برامج اردوينو.

النتائج

ستكون Microcontrollers مساعدة ممتازة في تدريب الهواة على الراديو الخاص بك ، والذي سيسمح لك باكتشاف عالم الإلكترونيات الرقمية وتصميم أدوات القياس الخاصة بك ومعدات التشغيل الآلي للمنزل.