Общие сведения о микроконтроллерах.

Микроконтроллер (MCU) — микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами. Микроконтроллер сочетает в себе функции процессора и периферийных устройств, может содержать ОЗУ и ПЗУ. По сути, это однокристальный компьютер, способный выполнять простые задачи. Использование одной микросхемы, вместо целого набора, как в случае обычных процессоров, применяемых в персональных компьютерах, значительно снижает размеры, энергопотребление и стоимость устройств, построенных на базе микроконтроллеров. Микроконтроллеры являются основой для построения встраиваемых систем, их можно встретить во многих современных приборах, таких, как телефоны, стиральные машины и т. п. Большая часть выпускаемых в мире процессоров — микроконтроллеры. На сегодняшний день существует более 200 модификаций микроконтроллеров, совместимых с i8051, выпускаемых двумя десятками компаний, и большое количество микроконтроллеров других типов. Популярностью у разработчиков пользуются 8-битные микроконтроллеры PIC фирмы Microchip Technology и AVR фирмы Atmel, шестнадцатибитные MSP430 фирмы TI, а также ARM, архитектуру которых разрабатывает фирма ARM и продаѐ т лицензии другим фирмам для их производства. AVR это семейство МК от компании ATMEL, разработанных с учетом особенностей и удобства написания программ на языке Си. Это недорогие, широко доступные, надежные, простые, довольно быстро считающие, МК. Кроме того, большинство инструкций выполняется за 1 такт - т.е. при частоте 8 МГц выполняется до 8 млн. инструкций в секунду. AVR имеют развитую периферию, т.е. набор аппаратуры окружающей процессор-вычислитель в одном корпусе МК или набор встроенных в МК электронных устройств, блоков, модулей.

Основные параметры AVR:

- тактовая частота до 20 МГц;

- встроенный программируемый RC

-генератор, частота 1, 2, 4, 8 МГц;

- Flash-ПЗУ программ, программируемое в системе, 10 000 циклов перезаписи;

- EEPROM данных (100 000 циклов)

– блок, в котором сохраняется программа даже при отключении питания; - внутреннее ОЗУ со временем доступа 1 такт;

- 6 аппаратных команд умножения (для семейства mega);

- развитая система адресации, оптимизированная для работы с С-компиляторами;

- 32 регистра общего назначения;

- синхронный (USART) или асинхронный (UART) интерфейс;

- синхронный последовательный порт (SPI);

- двухпроводной интерфейс TWI, совместимый с интерфейсом I2C;

- многоканальный PWM 8-, 9-, 10-, 16-битный ШИМ-модулятор;

- 10-битный АЦП с дифференциальными входами;

- программируемый коэффициент усиления перед АЦП 1, 10 и 200;

- встроенный источник опорного напряжения 2, 56 В;

- аналоговый компаратор;

- сторожевой таймер - перезагружает МК при " зависании";

- настраиваемая схема задержки запуска после подачи питания;

Существуют AVR со встроенными интерфейсами USB, CAN и со встроенными радио приемо-передатчиками. Есть специализированные МК AVR для управления электроприводом, электродвигателями - серия AT90PWMxxxx. Они позволяют выполнить любую задачу любительского уровня (и многие задачи профессионального уровня - это же серийный МК), они поддерживаются симуляторами электронных устройств на AVR - VMLAB или PTOTEUS (он также позволяет симулировать и другие МК семейств PIC, 8051, ARM7, Motorolla). Также они имеют достаточно оперативной памяти и памяти для программ, имеют много выводов (ножек), что очень удобно. Они имеют встроенный RC генератор (тактирующее устройство, с частотой работы которого работает МК) и могут работать без внешнего кварцевого генератора - достаточно подать питание на новый МК и он заработает. Структурная схема МК ATMEGA8 приведена на рис 6.

Рис. 6. Структурная схема МК ATMEGA8.