Схемы устройств на attiny2313. Программирование attiny2313. Диапазон питающего напряжения
AVR RISC архитектура:
RISC (Reduced Instruction Set Computer). Данная архитектура обладает большим набором инструкций, основное количество которых исполняются в 1 машинный цикл. Из этого следует, что по сравнению с предшествующими микроконтроллерами на базе CISC архитектуры (например, MCS51), у микроконтроллеров на RISC быстродействие в 12 раз быстрее.
Или если взять за базу определенный уровень быстродействия, то для выполнения данного условия микроконтроллерам на базе RISC (Attiny2313) необходима в 12 раз меньше тактовая частота генератора, что приводит к значительному снижению энергопотребления. В связи с этим возникает возможность конструирование различных устройств на Attiny2313, с использованием батарейного питания.
Оперативно — Запоминающее Устройство (ОЗУ) и энергонезависимая память данных и программ:
- 2 кБ самостоятельно программируемой в режиме Flash памяти программы, которая может обеспечить 10 000 повторов записи/стирания.
- 128 Байт записываемой в режиме EEPROM памяти данных, которая может обеспечить 100 000 повторов записи/стирания.
- 128 Байт SRAM памяти (постоянное ОЗУ).
- Имеется возможность использовать функцию по защите данных программного кода и EEPROM.
Свойства периферии:
- Микроконтроллер Attiny2313 снабжен восьми разрядным таймер-счетчиком с отдельно устанавливаемым предделителем с максимальным коэффициентом 256.
- Так же имеется шестнадцати разрядный таймер-счетчик с раздельным предделителем, схемой захвата и сравнения. Тактироваться таймер – счетчик может как от внешнего источника сигнала, так и от внутреннего.
- Два канала. Существует режим работы быстрый ШИМ-модуляции и ШИМ с фазовой коррекцией.
- Внутренний аналоговый компаратор.
- Сторожевой таймер (программируемый) с внутренним генератором.
- Последовательный универсальный интерфейс (USI).
Особые технические показатели Attiny2313:
- Idle — Режим холостого хода. В данном случае прекращает свою работу только центральный процессор. Idle не оказывает влияние на работу SPI, аналоговый компаратор, аналого-цифровой преобразователь, таймер-счетчик, сторожевой таймер и систему прерывания. Фактически, происходит только остановка синхронизация ядра центрального процессора и флэш-памяти. Возврат в нормальный режим работы микроконтроллера Attiny2313 из режима Idle происходит по внешнему либо внутреннему прерыванию.
- Power-down — Наиболее экономный режим, при котором микроконтроллер Attiny2313 фактически отключается от энергопотребления. В этом состоянии происходит остановка тактового генератора, выключается вся периферия. Активным остается лишь модуль обработки прерываний от внешнего источника. При обнаружении прерывания микроконтроллер Attiny2313 выходит из Power-down и возвращается в нормальный режим работы.
- Standby – в этот дежурный режим энергопотребления микроконтроллер переходит по команде SLEE. Это аналогично выключению, с той лишь разницей, что тактовый генератор продолжает свою работу.
Порты ввода — вывода микроконтроллера Attiny2313:
Микроконтроллер наделен 18 выводами ввода – вывода, которые можно запрограммировать исходя из потребностей, возникающих при проектировании конкретного устройства. Выходные буферы данных портов выдерживают относительно высокую нагрузку.
- Port A (PA2 — PA0) – 3 бита. Двунаправленный порт ввода-вывода с программируемыми подтягивающими резисторами.
- Port B (PB7 — PB0) – 8 бит. Двунаправленный порт ввода-вывода с программируемыми подтягивающими резисторами.
- Port D (PD6 — PD0) – 7 бит. Двунаправленный порт ввода-вывода с программируемыми подтягивающими резисторами.
Диапазон питающего напряжения:
Микроконтроллер успешно работает при напряжении питания от 1,8 до 5,5 вольт. Ток потребления зависит от режима работы контроллера:
Активный режим:
- 20 мкА при тактовой частоте 32 кГц и напряжении питания 1,8 вольт.
- 300 мкА при тактовой частоте 1 МГц и напряжении питания 1,8 вольт.
Режим энергосбережения:
- 0,5 мкА при напряжении питания 1,8 вольт.
(3,6 Mb, скачано: 5 934)
Сегодня мы попробовать воспользоваться более простым микроконтроллером ATtiny2313 и подключить к нему символьный дисплей LCD, содержащий две строки по 16 символов.
Дисплей мы будем подключать стандартным способом 4-битным способом.
Сначала начнём, конечно, с микроконтроллера, так как с дисплеем мы уже очень хорошо знакомы из предыдущих уроков.
Откроем даташит контроллера ATtiny2313 и посмотрим его распиновку
Мы видим, что данный контроллер существует в двух видах корпусов, но так как мне в руки он попал в корпусе DIP, то будем мы рассматривать именно эту версию корпуса, да и в принципе, они и не различаются особо, кроме чем по виду, так как количество ножек одинаково — по 20.
Так как ножек 20 по сравнению с 28 ножками контроллера ATMega8, к которым мы уже на протяжении всего времени занимаемся и ещё будем заниматься, то, соответственно, и возможностей также будет меньше.
В принципе, всё, что было у ATmega8, здесь есть, единственное то, что поменьше лапок портов. Но так как задача перед нами стоит попробовать соединить его по шине SPI с другим контроллеров, то нас это удручает не сильно.
Есть ещё некоторые отличия, но они незначительны и мы с ними познакомимся по мере необходимости.
Соберём вот такую вот схемку (нажмите на картинку для увеличения изображения)
Дисплей подключен к ножкам порта D. PD1 и PD2 — к управляющим входам, а остальные к ножкам модуля дисплея D4-D7.
Проект создадим с именем TINY2313_LCD, перенесём в него всё кроме главного модуля из проекта по подключению дисплея к Atmega8.
Конечно, некоторые вещи надо будет переделать. Для этого нужно внимательно изучить, к какой ножке что подключено. Шина E дисплея подключена к PD2, а шина RS — к PD1, поэтому внесём изменения в файл lcd.h
#define e1 PORTD |=0b000001 00 // установка линии E в 1
#define e0 PORTD &=0b111110 11 // установка линии E в 0
#define rs1 PORTD |=0b0000001 0 // установка линии RS в 1 (данные)
#define rs0 PORTD &=0b1111110 1 // установка линии RS в 0 (команда)
Как мы видим из выделения жирным шрифтом, не такие уж и кардинальные изменения у нас произошли.
Теперь информационные входы. Здесь у нас используются ножки PD3-PD6, то есть на 1 пункт сдвинуты по сравнению с подключением к Atmega8, поэтому исправим ещё и кое что в файле lcd.c в функии sendhalfbyte
PORTD &=0b1 0000 111; //стираем информацию на входах DB4-DB7, остальное не трогаем
Но это ещё не всё. Мы раньше передаваемые данные сдвигали на 4, а теперь нам в связи с вышеуказанными изменениями придётся их сдвигать только на 3. Поэтому в той же функции исправим ещё и самую первую строку
c <<=3 ;
Вот и все изменения. Согласитесь, не так уж они и велики! Это достигнуто тем, что мы всегда стараемся код писать универсальный и пользоваться именно макроподставновки. Если бы мы в своё время не потратили на это время, то нам пришлось бы исправлять код почти во всех функциях нашей библиотеки.
В главном модуле инициализацию порта D мы не трогаем, пусть весь встаёт в состояние выхода, как и в уроке 12.
Давайте попробуем собрать проект и посмотреть сначала результат в протеусе, так как для него я также сделал проект, который будет также находиться в приложенном архиве с проектом для Atmel Studio
У нас всё прекрасно работает! Вот как можно, оказывается быстро переделать проект для одного контроллера под другой.
Протеус — это очень хорошо, но на настоящие детальки посмотреть всегда приятнее. Схема вся была собрана на макетной плате, так как отладочной платы для данного контроллера я не делал и не собирал. Программатор мы подключим через стандартный разъём вот такой вот
Вот вся схема
Здесь всё стандартно. Подтягивающий резистор на RESET и т.д.
Теперь, прежде чем прошивать контроллер в avrdude, нам неоходимо выбрать контроллер и считать его флеш-память
Затем зайти во вкладки FUSES и установить правильно фьюзы. Так как у нас нет кварцевого резонатора, то мы устанавливаем фьюзы именно так
Характеристики:
- AVR RISC архитектура
- AVR - высококачественная и низкопотребляющая RISC архитектура
120 команд, большинство которых выполняется за один тактовый цикл
32 8 битных рабочих регистра общего применения
Полностью статическая архитектура - ОЗУ и энергонезависимая память программ и данных
2 КБ самопрограммируемой в системе Flash памяти программы, способной выдержать 10 000 циклов записи/стирания
128 Байт программируемой в системе EEPROM памяти данных, способной выдержать 100 000 циклов записи/стирания
128 Байт встроенной SRAM памяти (статическое ОЗУ)
Программируемая защита от считывания Flash памяти программы и EEPROM памяти данных - Характеристики периферии
Один 8- разрядный таймер/счетчик с отдельным предделителем
Один 16-разрядный таймер/счетчик с отдельным предделителем, схемой сравнения, схемой захвата и двумя каналами ШИМ
Встроенный аналоговый компаратор
Программируемый сторожевой таймер со встроенным генератором
USI - универсальный последовательный интерфейс
Полнодуплексный UART - Специальные характеристики микроконтроллера
Встроенный отладчик debugWIRE
Внутрисистемное программирование через SPI порт
Внешние и внутренние источники прерывания
Режимы пониженного потребления Idle, Power-down и Standby
Усовершенствованная схема формирования сброса при включении
Программируемая схема обнаружения кратковременных пропаданий питания
Встроенный откалиброванный генератор - Порты ввода - вывода и корпусное исполнение
18 программируемых линий ввода - вывода
20 выводной PDIP, 20 выводной SOIC и 32 контактный MLF корпуса - Диапазон напряжения питания
от 1.8 до 5.5 В - Рабочая частота
0 - 16 МГц - Потребление
Активный режим:
300 мкА при частоте 1 МГц и напряжении питания 1.8 В
20 мкА при частоте 32 кГц и напряжении питания 1.8 В
Режим пониженного потребления
0.5 мкА при напряжении питания 1.8 В
Общее описание:
ATtiny2313 - низкопотребляющий 8 битный КМОП микроконтроллер с AVR RISC архитектурой. Выполняя команды за один цикл, ATtiny2313 достигает производительности 1 MIPS при частоте задающего генератора 1 МГц, что позволяет разработчику оптимизировать отношение потребления к производительности.
AVR ядро объединяет богатую систему команд и 32 рабочих регистра общего назначения. Все 32 регистра непосредственно связаны с арифметико-логическим устройством (АЛУ), что позволяет получить доступ к двум независимым регистрам при выполнении одной команды. В результате эта архитектура позволяет обеспечить в десятки раз большую производительность, чем стандартная CISC архитектура.
ATtiny2313 имеет следующие характеристики: 2 КБ программируемой в системе Flash память программы, 128 байтную EEPROM память данных, 128 байтное SRAM (статическое ОЗУ), 18 линий ввода - вывода общего применения, 32 рабочих регистра общего назначения, однопроводный интерфейс для встроенного отладчика, два гибких таймера/счетчика со схемами сравнения, внутренние и внешние источники прерывания, последовательный программируемый USART, универсальный последовательный интерфейс с детектором стартового условия, программируемый сторожевой таймер со встроенным генератором и три программно инициализируемых режима пониженного потребления. В режиме Idle останавливается ядро, но ОЗУ, таймеры/счетчики и система прерываний продолжают функционировать. В режиме Power-down регистры сохраняют свое значение, но генератор останавливается, блокируя все функции прибора до следующего прерывания или аппаратного сброса. В Standby режиме задающий генератор работает, в то время как остальная часть прибора бездействует. Это позволяет очень быстро запустить микропроцессор, сохраняя при этом в режиме бездействия мощность.
Прибор изготовлен по высокоплотной энергонезависимой технологии изготовления памяти компании Atmel. Встроенная ISP Flash позволяет перепрограммировать память программы в системе через последовательный SPI интерфейс или обычным программатором энергонезависимой памяти. Объединив в одном кристалле 8- битное RISC ядро с самопрограммирующейся в системе Flash памятью, ATtiny2313 стал мощным микроконтроллером, который дает большую гибкость разработчика микропроцессорных систем.
ATtiny2313 поддерживается различными программными средствами и интегрированными средствами разработки, такими как компиляторы C, макроассемблеры, программные отладчики/симуляторы, внутрисхемные эмуляторы и ознакомительные наборы.
Данное устройство на микроконтроллере позволяет рисовать в воздухе текст и несложную графику. В англоязычной литературе данные устройства называют POV или FlyText. Принцип действия устройства основан на инерционности нашего зрения.
Электрическая принципиальная схема состоит из микроконтроллера ATtiny2313, 8 светодиодов, пары резисторов и двух батареек формата АА. Собрать данное устройство сможет даже начинающий радиолюбитель. Устройство имеет малые размеры.
В отличии от большинства подобных схем, данная схема может обновлять картинки по сom-порту без обновления прошивки микроконтроллера AVR ATtiny2313. Не надо каждый раз компилировать прошивку для микроконтроллера под конкретный текст или рисунок, а достаточно просто его передать через ком-порт компьютера с помощью специальной программы.
Картинка или текст, который будет нарисован в воздухе, хранится в энергонезависимой памяти микроконтроллера EEPROM. Обновление происходит путем перепрошивки этой энергонезависимой памяти. Необходимо только запустить программу для рисования и передачи картинок на устройство и подключить само устройство для рисования в воздухе.
Печатная плата очень проста и настолько мала, что крепится непосредственно к панели для батарей формата АА.
Вот как выглядит программа для редактирования текста, графики и передачи на устройство.
Работать с программой довольно просто. Для редактирования картинки достаточно кликать на матрицу пикселей, а потом подключить устройство и перепрошить память EEPROM. Подключить к компьютеру схему можно через переходник USB-to-UART или на основе микросхем преобразователей интерфейсов FT232R или MAX232.
Затем выбирает нужный номер com-порта и нажимаете кнопку "Upload".
Ниже приведено расположение ножек для подключения.
Программа для микроконтроллера AVR ATtiny2313 написана с использованием AVR Studio и WinAVR. Программа для компьютера написана под Microsoft Visual C# 2010 Express. Печатная плата нарисована в Eagle Cadsoft и все что необходимо в архиве качайте ниже.
В данной статье предлагается схема цифрового термометра на микроконтроллере AVR ATtiny2313, датчике температуры DS1820 (или DS18b20), подключенному к микроконтроллеру по протоколу 1-wire, и ЖК-дисплее 16x2 на контроллере HD44780. Описываемое устройство может найти широкое применение среди радиолюбителей.
Программа для микроконтроллера написана на ассемблере в среде AVR Studio. Монтаж выполнен на макетной плате, кварцевый резонатор на 4МГц, микроконтроллер ATtiny2313 можно заменить на AT90S2313, предварительно перекомпилировав исходный код программы. Погрешность датчика DS1820 около 0,5 С. В архиве также находится прошивка для случая если используется датчик DS18B20. Опрос датчика производится каждую секунду.
WAV-плеер собран на микроконтроллере AVR ATtiny85 (можно использовать ATtiny25/45/85 серии). У микроконтроллеров этой серии всего восемь ножек и два ШИМ (Fast PWM) с несущей 250kHz. Для управления картой памяти достаточно всего 6 проводов: два для питания и четыре сигнальные. Восемь ножек микроконтроллера вполне достаточно для работой с картой памяти, вывода звука и кнопки управления. В любом случае данный плеер очень прост.
С помощью данного измерителя ёмкости можно легко измерить любую ёмкость от единиц пФ до сотен мкФ. Существует несколько методов измерения емкости. В данном проекте используется интеграционный метод.
Главное преимущество использования этого метода в том, что измерение основано на измерении времени, что может быть выполнено на МК довольно точно. Этот метод очень подходит для самодельного измерителя ёмкости, к тому же он легко реализуем на микроконтроллере.
Данный проект был сделан по просьбе друга для установки на дверь в складское помещение. В дальнейшем было изготовлено ещё несколько по просьбе друзей и знакомых. Конструкция оказалась простой и надёжной. Работает данное устройство так: пропускает только те RFID-карты, которые были заранее занесены в память устройства.
