Architektury pota a paralelnch systm Atmega 32 Zpracoval

Architektury počítačů a paralelných systémů Atmega 32 Zpracoval: Doc. Ing. Lačezar Ličev, CSc.

Vlastnosti mikrokontroleru ATmega 32 • 8 -bitový RISC mikrokontroler. • Výkon - 16 MIPS/16 MHz - 12 x rychlejší než standardní x 51 na stejné taktovací frekvenci. • Plně statická funkce. Interní kalibrovaný RC oscilátor. • Dvou-cyklová násobička na čipu. • 131 výkonných instrukcí, většinou jedno-cyklových. • 32 osmibitových registrů pro obecné použití. • 32 k. B programová FLASH paměť, programovatelná přímo v aplikaci s možností uzamknutí, 10. 000 zápisových/mazacích, cyklů s volitelnou velikostí bootloader sekce.

Vlastnosti mikrokontroleru ATmega 32 • 1 k. B EEPROM paměť, 100. 000 zápisových/mazacích cyklů. • 2 k. B interní SRAM paměť. • JTAG rozhraní s možností programování a ladění. • 8 -kanálový 10 -bitový A/D převodník, analogový komparátor. • Bytově orientované sériové rozhraní (TWI). • Dvě programovatelné USART komunikační rozhraní. • Master/slave SPI sériové rozhraní. • Dva 8 -bitové a jeden 16 -bitové čítače, s vlastní předděličkou.

Vlastnosti mikrokontroleru ATmega 32 • Dva 8 -bitové PWM kanály. • 4 PWM kanálů s programovatelným rozlišením 2 -16 bitů. • Programovatelný Watch-dog časovač s oscilátorem na čipu. • Čítač reálného času RTC s odděleným oscilátorem. • 6 režimů snížené spotřeby. • 32 programovatelných I/O vývodů. • Napájecí napětí 4. 5 -5. 5 V.

ATmega 32

Zapojení AVR-KITu

Podpora 1. 2. Pro vývoj aplikací lze použít vývojová prostředí různých výrobců a také systém AVR Studio – volné dostupné na stránkách firmy Atmel. Programování lze provádět volně dostupný softwarem.

Po rozbalení archívu „avrkit. zip“ vznikne adresář s. /avrkit. exe >obsahem Program programování. /avr-kit. /avrkit. /leds diody. /i 2 c AVR Kitu > Skupina projektů pro AVR Studio 5 > Adresář s knihovnou avrkit > Adresář s projektem pro LED > Adresář s projektem pro sběrnici

Obsah adresáře - avrkit. /avrkit. c > Zdrojový kód knihovny avrkit. /avrkit. h > Hlavičkový soubor knihovny avrkit

Obsah adresáře - leds. /leds. avrgccproj > Projekt AVR Studia. /leds. c > Zdrojový kód programu leds. /Debug > Adresář pro výstupní soubory. /Release > Adresář pro výstupní soubory

Obsah adresáře - i 2 c. /i 2 c. avrgccproj > Projekt AVR Studia. /i 2 c. c > Zdrojový kód programu i 2 c. /Debug > Adresář pro výstupní soubory. /Release > Adresář pro výstupní soubory

Obsah adresáře - demo. /demoleds. hex > Demo program pro LEDky. /demo 8 x 8. hex > Demo program pro led displej. /demoi 2 c. hex > Demo program pro sbìrnici i 2 c

ATmega 32 - 4 V/V porty (PA, PB, PC a PD) Konfigurace portů (A, B, C a D) pomoci registrů: n n n DDRx - zápisem log. 1 na konkrétní bit tohoto registru určíme, že daný pin bude výstupní a pří log. 0 bude vstupní. PORTx - když je pin definovaný jako vstupní a v reg. PORTx je definována log. 1 je tento pin udržován v klidovém stavu na hodnotu 1. Při log. 0 zapsané do reg. PORTx a když je pin definován jako výstupní určuje reg. PORTx log. hodnotu na konkrétním pinu. PINx - Zapsáním log. 1 na pin tohoto registru nastaví log. 1 na konkrétním pinu nezávisle na

Postup při programování mikropočítače AVR-KITu • • • Aktivace BOOTLoader - stlačením tlačítka PIND 4, pak stlačením a uvolnění tlačítka RESET - procesor se uvede do módu programování paměti FLASH - Sviti LED dioda připojenou na PIND 2. Restart procesoru - stlačení a uvolnění tlačítka RESET. Po ukončení programování program avrkit. exe zůstává aktivní a je připraven vypisovat data, které bude mikropočítač zapisovat na sériový port pomocí funkce printf. Nechcete-li tuto funkci

§ Programování AVR-KITu program avrkit. exe (archív avrkit. exe -h avrkit. zip). • • • § -h show this help -d serial port device (def: 'COM 1') -e erase AVR flash only -l list available COM ports -n no terminal mode after programming -s show AVR flash only -t terminal mode only -v verify AVR flash memory only -x show HEX file only avrkit. exe -d COM 3 demoleds. hex

Architektury počítačů a paralelných systémů Cvičení na: Atmel EVMS-mega 128 Zpracoval: Doc. Ing. Lačezar Ličev, CSc.

Vlastnosti vývojové desky • Obsahuje RISC MCU Atmel ATmega 128 -16 AI TQFP 64 • Pro vytváření programového kódu - Atmel AVR Studio • Napájení: • Power konektor (např. z wall adapteru) • USB (chráněno SMD tavnou vyměnitelnou pojistkou) • Možnosti programování mikrokontroleru: • ISP či JTAG programovací rozhraní (JTAG ladění kódu) • USB komunikační rozhraní (bootloader-u MCU)

Vlastnosti vývojové desky Uživatelská rozhraní: • 4 LED diody • 8 tlačítek • Multiplexovaný sedmisegmentový LED display (4 digity) • LCD display (2 x 16 znaků, podsvětlený, odnímatelný) • Komunikační rozhraní: • RS-232 (canon 9 konektor) • USB (konektor typu B) • SPI (pinová lišta) • I 2 C (pinová lišta)

Vlastnosti vývojové desky Ostatní rozhraní: • 7 univerzálních vstupů/výstupů (pinová lišta) • 2 ADC vstupy/výstupu ref. napětí (pinová lišta) • Rozhraní pro připojení externí paměti • Piny umožňující napájení připojených modulů napětím +5 V

Vlastnosti vývojové desky Deska dále obsahuje: • 5 V napěťový regulátor • Nastavitelnou napěťovou referenci pro interní AD • Krystal 14. 74567 MHz v patici - hlavní zdroj hod. signálu • Krystal 32. 768 k. Hz pro RTC • Piezoměnič bez vlastního budiče (beeper) • Trimr pro nastavení kontrastu LCD displeje • Resetovací tlačítko • Rozměry desky(v x š x d): 25. 0 mm x 146. 4 mm x 68. 0 mm

Vlastnosti mikrokontroleru ATmega 128 -16 AI TQFP 64 • 8 -bitový RISC mikrokontroler. • Výkon - 16 MIPS/16 MHz - 12 x rychlejší než standardní x 51 na stejné taktovací frekvenci. • Plně statická funkce. Interní kalibrovaný RC oscilátor. • Dvou-cyklová násobička na čipu. • 133 výkonných instrukcí, většinou jedno-cyklových. • 32 osmibitových registrů pro obecné použití. • 128 k. B programová FLASH paměť, programovatelná přímo v aplikaci s možností uzamknutí, 10. 000 zápisových/mazacích, cyklů s volitelnou velikostí bootloader sekce.

Vlastnosti mikrokontroleru ATmega 128 -16 AI TQFP 64 • 4 k. B EEPROM paměť, 100. 000 zápisových/mazacích cyklů. • 4 k. B interní SRAM paměť. • JTAG rozhraní s možností programování a ladění. • 8 -kanálový 10 -bitový A/D převodník, analogový komparátor. • Bytově orientované sériové rozhraní (TWI). • Dvě programovatelné USART komunikační rozhraní. • Master/slave SPI sériové rozhraní. • Dva 8 -bitové a dva 16 -bitové čítače, s vlastní předděličkou.

Vlastnosti mikrokontroleru ATmega 128 -16 AI TQFP 64 • Dva 8 -bitové PWM kanály. • 6 PWM kanálů s programovatelným rozlišením 2 -16 bitů. • Programovatelný Watch-dog časovač s oscilátorem na čipu. • Čítač reálného času RTC s odděleným oscilátorem. • 6 režimů snížené spotřeby. • 53 programovatelných I/O vývodů. • Napájecí napětí 4. 5 -5. 5 V.

Podpora 1. 2. Pro vývoj aplikací lze použít vývojová prostředí různých výrobců a také systém AVR Studio – volné dostupné na stránkách firmy Atmel. Programování lze provádět volně dostupný softwarem.

Stručný popis 1. 2. Vývojový modul obsahuje RISC mikrokontroler vývojové řady AVR firmy Atmel s označením Atmel EVMS-mega 128. Maximálním výkon.

Atmel EVMS-mega 128

Atmel EVMS-mega 128

Atmel EVMS-mega 128

Atmel EVMS-mega 128

Blokové schéma

Napájení

Jumper JP PWR

Sériové rozhraní RS-232 JP UART – 1

Význam vývodů konektoru RS 232 (UART)

Logická vazba mezí tlačítky a MCU

LED - display

Řídící signály a pozicí LED display

LCD display a vývody MCU

Vývody ISP a JTAG

Nahrávání programu do MCU Vlastnosti vývojové desky

Programování MCU

Hlavička - 1 ; ********************** ; Program : counter 0 ; Version : v 1. 0 ; Hardware : atmega 128 -16 ai TQFP 64 ; Xtall : 14. 7456 MHz ; Author : ; **********************

Hlavička – 2. 1 Evms-mega 128 v 1. 0 board congiguration ; ********************************* ; Jumpers: ; Power ; depends on power supply used (REG or USB ; VREF ; Don`t care (for example 2. 5 v) ; LEE ; Don`t care ; UART 1 ; Don`t care ; ; Connectors: ; ;

Hlavička – 2. 2 Evms-mega 128 v 1. 0 board congiguration ; ********************************* ; Connectors: ; LCD display ; Don`t care ; Ext. memory ; Don`t care ; ADC ; Don`t care ; SPI ; Don`t care ; I 2 C ; Don`t care ; Misc ; Don`t care ; ;

Sekce include ; ====== Includes =====. NOLIST. include “m 128 def. inc”. LIST

Sekce konstant ; ====== Constants =====. EQU Baud. Const = 7 ; Baudova rychlost. EQU Buff. Len = 8 ; Velikost bufferu

Sekce pojmenování registrů ; ======= Register definitions =====. def Zero. Reg = r 1. def FFReg = r 2. def PDel. Reg = r 16. .

Sekce pamětí SRAM ; ===== Data Segment =====. DSEG. Var. BYTE 1 ; 1 bytova prom. na adr. Var 1. Buffer. BYTE 8 ; 8 bytova prom. na adr. Buffer

Sekce EEPROM ; ==== EEPROM segment =======. ESEG Const. Arr. DB 0 x 00, 0 x 00 ; definuje tabulku constant 0 x 00, 0 x 00 na adrese Const. Arr

Sekce MAKER ; ====== MACROs =====. MACRO INC_Z 16 add ZL, @0 adc ZH, @1. ENDM

Programová sekce ; ===== Program segment ======. CSEG. org 0 x 0000 ; určení adresy. ldi Tmp. Reg, 0 ; instrukce Char. Tab. db 0 x 10, 0 x 02 ; definuje tab. konstant

Assembler n n n ARITHMETIC AND LOGIC INSTRUCTIONS: ADD Rd, Rr Add Two Registers Rd + Rr Z, C, N, V, H 1 ADC Rd, Rr Add with Carry Two Registers Rd + Rr + C Z, C, N, V, H 1 SUB Rd, Rr Subtract Two Registers Rd - Rr Z, C, N, V, H 1 SUBI Rd, K Subtract Constant from Register Rd - K Z, C, N, V, H 1 n… n n BRANCH INSTRUCTIONS : RJMP k Relative Jump PC + k + 1 RCALL k Relative Subroutine Call PC + k + 1 RET Subroutine Return PC STACK …

Assembler n n n DATA TRANSFER INSTRUCTIONS: LD Rd, Z Load Register Indirect Rd (Z) ST Z, Rr Store Register Indirect (Z) Rr MOV Rd, Rr Move between Registers Rd Rr … BIT AND BIT-TEST INSTRUCTIONS: SBI P, b Set Bit in I/O Register I/O(P, b) 1 CBI P, b Clear Bit in I/O Register I/O(P, b) 0 LSL Rd Logical Shift Left Rd(n+1) Rd(n), Rd(0) 0 Z, C, N, V 1 LSR Rd Logical Shift Right Rd(n) Rd(n+1), Rd(7) 0 Z, C, N, V 1 …

Výuková deska EVMS-mega 128 v 1. 0 – Výukové příklady 1. 0 - LEDs rotating light 0 1. 1 - LEDs rotating light 1 2. 0 - Buttons 0 3. 0 - Beeper 0 3. 1 - Beeper 1 4. 0 - LED display 0 5. 0 - LCD display 0 5. 1 - LCD display 1 6. 0 - UARTs 0

Architektury počítačů Cvičení na: EVM – ATmega 8535 v 1. 0 Zpracoval: Doc. Ing. Lačezar Ličev, CSc.

Vlastnosti vývojového modulu 1. 2. 3. 4. 5. Obsahuje RISC-ový mikrokontroler Atmel ATmega 8535 -16 JC(JI). Programování je možné provádět volně dostupným vývojovým softwarem. Mikrokontroler se programuje přímo na základové desce progr. kabelem. Modul obsahuje 4 sedmi-segmentové LED displeje, 8 LED diod a 8 tlačítek. Modul dále obsahuje odpojitelné sériové rozhraní RS-232.

Vlastnosti vývojového modulu 6. 7. 8. 9. 10. Většina I/O vývodů MCU je přístupná, je možné připojit rozšiřující hardware. Zdrojem hodinového signálu je krystal 14. 7456 MHz umístěný v patici. Pro vnitřní RTC obvod mikrokontroleru je na desce umistěný odpojitelný krystal 32. 768 k. Hz. Mikrokontroler je možné resetovat tlačítkem RESET. Rozměry (v x š x d): 27 mm x 114 mm x 74 mm

Vlastnosti mikrokontroleru ATmega 8535 -16 JI 1. 2. 3. 4. 5. 8 -bitový RISC mikrokontroler. Výkon - 16 MIPS / 16 MHz - 12 x rychlejší než standardní x 51 na stejné taktovací frekvenci. Plně statická funkce. Dvou-cyklová násobička na čipu. 130 výkonných instrukcí, většinou jednocyklových.

Vlastnosti mikrokontroleru ATmega 8535 -16 JI 6. 7. 8. 9. 10. 32 osmibitových registrů pro obecně použití. 8 k. B programová FLASH paměť, programovatelná přímo v aplikaci s možností uzamknutí, 10. 000 zápisových/mazacích cyklů. 512 B EEPROM paměť, 100. 000 zápisových/mazacích cyklů. 512 B interní SRAM paměť. 8 -kanálový 10 -bitový A/D převodník, analogový komparátor.

Vlastnosti mikrokontroleru ATmega 8535 -16 JI 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. Programovatelný USART. Master/slave SPI sériové rozhraní. Dva 8 -bitové čítače, jeden 16 -bitový. Programovatelní Watch-dog časovač. Čítač reálného času RTC. Tři režimy snížení spotřeby: active, idle a power-down. 32 programovatelných I/O vývodů. Napájecí napětí 4. 5 -5. 5 V

Použití základové desky 1. 2. 3. 4. Výuka mikroprocesorové techniky. Vestavěné řídící systémy (měření, řízení a regulace). Komunikace. Řízení motorů.

Podpora 1. 2. Pro vývoj aplikací lze použít vývojová prostředí různých výrobců a také systém AVR Studio – volné dostupné na stránkách firmy Atmel. Programování lze provádět volně dostupný softwarem.

Stručný popis 1. 2. Vývojový modul obsahuje RISC mikrokontroler vývojové řady AVR firmy Atmel s označením ATmega 8535. Maximálním výkon 16 MIPS.

Blokové schéma

Rozmístění konektorů a propojek

Napájení

Vývody rozšiřujících konektorů

Význam vývodů konektorů

Rozšiřující konektory CONx

Programovací rozhraní ISP

Používání LED-display

RS-232

Další použití 1. 2. 3. 4. Používání 8 LED diod. Používání tlačítek. Používání 4 sedmi-segmentových LED displejů. Používání sériového rozhraní RS-232.

Programování MCU

Hlavička ; ********************** ; Program : Counter 0 ; Version : v 1. 0 ; Hardware : EVM-ATmega 8535 v 1. 0 ; (Xtall 14. 7456 MHz) ; Author : ; **********************

Short description ; *********************** ; Short description ; --------; Program shows on LED diodes actual state of all buttons (button down = lighting LED).

Výpis používaných souborů Includes ; ===== Includes ======. NOLIST. include "m 8535 def. inc". LIST

Constants

Register definitions ; ==== Register definitions =====. DEF Zero. Reg = r 1. DEF Tmp. Reg = r 16. DEF Disp. Pos = r 2. DEF PDel. Reg = r 21

Data segment ; =====DATA segment =====. DSEG

EEPROM segment ; ===== EEPROM segment =======. ESEG

MACRO segment ; ====== MACROs ======

PROGRAM segment ; ===== PROGRAM segment =======. CSEG

Interrupt vectors ; ******** Interrupt vectors *******. ORG 0 x 0000 rjmp RESET ; Reset Handler rjmp EXT_INT 0 ; External Interrupt … rjmp EXT_INT 1 ; External Interrupt …. .

Reset ; ********** Reset **********. ORG 0 x 0015 Reset: clr Zero. Reg ldi Tmp. Reg, low(RAMEND) ; Initialize … out. SPL, Tmp. Reg. .

Unused interrupt vectors ; ******* Unused interrupt vectors ******* EXT_INT 0: EXT_INT 1: TIM 2_COM: TIM 2_OVF: TIM 1_CAP: TIM 1_COMA: . . SPM_RDY: reti

MAIN ; *********** M A I N *********** Main: rcall Test. Buttons ; Call subroutine Test. Buttons com Buttons ; Buttons <= not(Buttons) out Port. C, Buttons ; Port. C <= Buttons rjmp Main ; Jmp to Main

Podprogram - Delay ; ****** Delay (PDel. Reg[ms]) ******** Delay 1 m: mov PDel. Reg 2, PDel. Reg ; PDel. Reg 2<=PDel. Reg ; Repeat Delay 1 m 2: dec PDel. Reg 0 ; Dec(PDel. Reg 0) brne Delay 1 m 2 ; Until PDel. Reg 0 = 0 dec PDel. Reg 1 ; Dec(PDel. Reg 1) brne Delay 1 m 0 ; Until

Assembler n n n ARITHMETIC AND LOGIC INSTRUCTIONS: ADD Rd, Rr Add Two Registers Rd + Rr Z, C, N, V, H 1 ADC Rd, Rr Add with Carry Two Registers Rd + Rr + C Z, C, N, V, H 1 SUB Rd, Rr Subtract Two Registers Rd - Rr Z, C, N, V, H 1 SUBI Rd, K Subtract Constant from Register Rd - K Z, C, N, V, H 1 n… n n BRANCH INSTRUCTIONS : RJMP k Relative Jump PC + k + 1 RCALL k Relative Subroutine Call PC + k + 1 RET Subroutine Return PC STACK …

Assembler n n n DATA TRANSFER INSTRUCTIONS: LD Rd, Z Load Register Indirect Rd (Z) ST Z, Rr Store Register Indirect (Z) Rr MOV Rd, Rr Move between Registers Rd Rr … BIT AND BIT-TEST INSTRUCTIONS: SBI P, b Set Bit in I/O Register I/O(P, b) 1 CBI P, b Clear Bit in I/O Register I/O(P, b) 0 LSL Rd Logical Shift Left Rd(n+1) Rd(n), Rd(0) 0 Z, C, N, V 1 LSR Rd Logical Shift Right Rd(n) Rd(n+1), Rd(7) 0 Z, C, N, V 1 …