Указания по организации самостоятельной работы
ИЗУЧЕНИЕ СИСТЕМЫ КОМАНД И ОСНОВНЫХ ПРИНЦИПОВ ПРОГРАММИРОВАНИЯ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ
НА ПРИМЕРЕ УПРАВЛЕНИЯ БЛОКОМ СВЕТОДИОДОВ
Цель работы: изучить архитектуру и принципы программирования микроконтроллера AVR АТMEGA128 на примере разработки программы для управления блоком светодиодов; структурную организацию, состав и возможности компонентов лабораторного макета, освоить пользовательский интерфейс среды программирования C Code Vision AVR.
Указания по организации самостоятельной работы
Перед работой необходимо проработать теоретический материал по литературе [1, 2] и конспект лекций, ознакомиться со структурой и принципами функционирования микроконтроллера AVR АТMEGA128, системой команд и основами программирования на языках Assembler и С. При подготовке к лабораторной работе необходимо составить предварительные варианты листингов программ, указываемых в пунктах практического выполнения работы.
1.1.1. Основные характеристики микроконтроллера AVR АТMEGA128. AVR-архитектура объединяет высокопроизводительный RISC-процессор с раздельным доступом к памяти программ и данных, 32 регистра общего назначения, каждый из которых может работать как регистр- аккумулятор, и развитую систему команд с фиксированной (16-бит) длиной. Конвейерная архитектура с одновременным исполнением текущей и выборкой следующей команды позволяет выполнять большинство команд за один машинный цикл, что обеспечивает производительность до 1 MIPS на каждый МГц тактовой частоты.
Ниже приводятся основные характеристики микроконтроллера AVR АТMEGA128:
производство по КМОП–технологии с низким энергопотреблением;
тактовая частота может изменяться в широких пределах от 0 до 16 МГц (полностью статическая архитектура);
ядро микроконтроллера основано на RISC архитектуре с двухступенчатым конвейером, обеспечивающим выполнение одной команды за один машинный цикл;
гарвардская архитектура с раздельной памятью программ и данных;
регистровый файл содержит 32 регистра общего назначения;
все регистры общего назначения непосредственно подключены к АЛУ;
совмещенная архитектура ввода/вывода (регистры общего назначения и порты ввода/вывода находятся в адресном пространстве ОЗУ данных);
наличие программного стека;
наличие в составе АЛУ аппаратного умножителя;
19 источников внутренних прерываний, 8 источников внешних прерываний;
Объем FLASH–памяти программ: 128 кБт;
Объем статической оперативной памяти (ОЗУ) : 4 кБт
Объем памяти данных на основе электрически-стираемого ПЗУ
(ЕЕРROM): 4 кБт;
Интерфейсы программирования: SPI и JTAG;
Напряжение питания: 4.5–5.5 В;
Периферийные устройства:
8-разрядные параллельные порты ввода/вывода;
8 и 16 разрядные таймеры–счётчики;
широтно-импульсные модуляторы;
аналоговые компараторы,
10–разрядный 8–канальный АЦП,
Встроенный универсальный асинхронный приемопередатчик (USART).
Высокая производительность, наличие развитой подсистемы ввода/вывода и широкого спектра встроенных периферийных устройств позволяют отнести микроконтроллеры AVR АТMEGA128 к классу наиболее функциональных микроконтроллеров для встроенных систем управления, применяемых в бытовой и офисной технике, мобильных телефонах, контроллерах периферийного оборудования (принтеры, сканеры, приводы СD-ROM), портативных медицинских приборах, интеллектуальных датчиках (охранных, пожарных) и др.