Микроконтроллеры и аппаратно-программное средство для построения простых систем автоматики и мехатроники

1.

Микроконтроллеры
и
аппаратно-программное средство
для построения простых систем
автоматики и мехатроники

2.

3.

Atmel Corporation — компания производитель
полупроводниковых электронных компонентов,
существовавшая с 1984 по 2016 годы. Занималась
производством микроконтроллеров (MCS-51, ARM,
AVR, AVR32), также разрабатывала и производила
небольшие модули энергонезависимой памяти для
электронных изделий, ПЛИС,
Продукция Atmel широко применяется в компьютерных сетях,
промышленности, медицине, связи, автомобилях, космосе,
военных устройствах, а также кредитных картах.
Президентом и генеральным директором корпорации являлся
Стивен Лауб.
В 2016 году компания была поглощена одним из своих
конкурентов — Microchip Technology, который продолжает
выпускать часть продукции Atmel.
ATmega169V

4.

Продукция Atmel Corporation
Первый микроконтроллер Atmel появился в 1993 году и был основан на
классическом микроконтроллерном ядре Intel 8051. Продукция Atmel
включает микроконтроллеры MCS-51, AT91SAM и AT91CAP (основаны на
ядре ARM), микроконтроллеры на их собственных ядрах Atmel
AVR и AVR32, радиочастотные (RF) устройства, микросхемы памяти
типов EEPROM и флеш (включая память, основанную на DataFlash), и
некоторое количество других продуктов этой же отрасли.
Микроконтроллер Atmel
Atmel AVR ATmega8 в корпусе DIP
AVR32 — 32-битные
микроконтроллер

5.

История создания архитектуры AVR
Идея разработки нового RISC-ядра принадлежит двум студентам Norwegian
University of Science and Technology (NTNU) из норвежского города Тронхейма —
Альфу Богену (Alf-Egil Bogen) и Вегарду Воллену (Vegard Wollen). В 1995 году
Боген и Воллен решили предложить американской корпорации Atmel, которая
была известна своими чипами с Flash-памятью, выпускать новый 8-битный RISCмикроконтроллер и снабдить его Flash-памятью для программ на одном
кристалле с вычислительным ядром.Идея была одобрена Atmel Corp., и было
принято решение незамедлительно инвестировать в данную разработку. В
конце 1996 года был выпущен опытный микроконтроллер AT90S1200, а во второй
половине 1997 г. корпорация Atmel приступила к серийному производству
нового семейства микроконтроллеров, к их рекламной и технической
поддержке.Новое ядро было запатентовано и получило название AVR.
Существует несколько трактовок данной аббревиатуры. Кто-то утверждает, что
это Advanced Virtual RISC, другие полагают, что не обошлось здесь без Alf Egil
Bogen Vegard Wollan RISC.

6.

Семейства микроконтроллеровAVR
tinyAVR (ATtinyxxx):
Флеш-память до 16 КБ; SRAM до 512 Б; EEPROM до 512 Б;
Число линий ввода-вывода 4-18 (общее количество выводов 6-32);
Ограниченный набор периферийных устройств.
megaAVR (ATmegaxxx):
Флеш-память до 256 КБ; SRAM до 16 КБ; EEPROM до 4 КБ;
Число линий ввода-вывода 23-86 (общее количество выводов 28-100);
Аппаратный умножитель;
Расширенная система команд и периферийных устройств.
XMEGA AVR (ATxmegaxxx):
Флеш-память до 384 КБ; SRAM до 32 КБ; EEPROM до 4 КБ;
Четырёхканальный DMA-контроллер;
Инновационная система обработки событий.

7.

Версии контроллеров
AT (mega/tiny)xxx — базовая версия.
ATxxxL — версии контроллеров, работающих на пониженном (Low)
напряжении питания (2,7 В).
ATxxxV — версии контроллеров, работающих на низком напряжении питания
(1,8 В).
ATxxxP — малопотребляющие версии (до 100 нА в режиме Power-down),
применена технология picoPower (анонсированы в июле 2007), повыводно и
функционально совместимы с предыдущими версиями.
ATxxxA — уменьшен ток потребления, перекрывается весь диапазон тактовых
частот и напряжений питания двух предыдущих версий (также, в некоторых
моделях, добавлены новые возможности и новые регистры, но сохранена
полная совместимость с предыдущими версиями). Микроконтроллеры «А» и
«не-А» обычно имеют одинаковую сигнатуру, что вызывает некоторые
трудности, так как Fuse-bit’ы отличаются.

8.

Всё семейство мк AVR делят на три группы:
tinyAVR (ATtinyxxx):
Флеш-память до 16 Кб; SRAM до 512 б; EEPROM до 512 б;
Число линий ввода-вывода 4-18 (общее количество выводов 6-32);
Ограниченный набор периферийных устройств.
megaAVR (ATmegaxxx):
Флеш-память до 256 Кб; SRAM до 16 Кб; EEPROM до 4 Кб;
Число линий ввода-вывода 23-86 (общее количество выводов 28-100);
Аппаратный умножитель;
Расширенная система команд и периферийных устройств.
XMEGA AVR (ATxmegaxxx):
Флеш-память до 384 Кб; SRAM до 32 Кб; EEPROM до 4 Кб;
Четырёхканальный DMA-контроллер;
Инновационная система обработки событий.

9.

Программирование микроконтроллера AVR чаще всего
происходит с помощью специального устройства, называемый
- программатор, устройство, которое переводит программный
код написанный человеком на язык машин.
Программирование микроконтроллеров в большей части
проходит на языке С/ C++ и языке Ассемблера (АSM )
Для разработки ПО используются т. н. интегрированные среды
разработки, включающие большой набор инструментов.
Существенно повышающих эффективность разработки ПО.

10.

Аrduino — торговая марка аппаратно-программных средств для построения и
прототипирования простых систем, моделей и экспериментов в области электроники,
автоматики, автоматизации процессов и робототехники. Часто программно-аппаратные
средс тва Аrduino называют платформрй Arduino
Программная часть состоит из бесплатной программной оболочки (IDE) для написания
программ, их компиляции и программирования аппаратуры. Аппаратная часть
представляет собой набор смонтированных печатных плат, продающихся как
официальным производителем, так и сторонними производителями. Полностью открытая
архитектура системы позволяет свободно копировать[2] или дополнять линейку продукции
Arduino.
Используется как для создания автономных объектов, так и подключения к программному
обеспечению через проводные и беспроводные интерфейсы. Подходит для начинающих
пользователей с минимальным входным порогом знаний в области разработки
электроники и программирования.

11.

Аппаратная часть
Под торговой маркой Arduino выпускается несколько плат с микроконтроллером
(англ. boards) и платы расширения (так называемые шилды — транслитерация с англ.
shields). Большинство плат с микроконтроллером снабжено минимально необходимым
набором обвязки для нормальной работы микроконтроллера (стабилизатор питания,
кварцевый резонатор, цепочки сброса и т. п.).
В концепцию Arduino не входит корпусного или монтажного конструктива. Разработчик
выбирает метод установки и механической защиты плат самостоятельно либо с
помощью сторонних компаний. Сторонними производителями также выпускаются
наборы робототехнической электромеханики, ориентированной на работу совместно с
платами Arduino. Независимыми производителями также выпускается большая гамма
всевозможных датчиков и исполнительных устройств, совместимых с Ардуино.
Классические Arduino и Arduino-совместимые платы спроектированы для монтажа в
стопки через штыревые разъёмы. Таким образом базовую микропроцессорную плату
дополняют необходимой периферией и внешними подключениями. Существуют платы
Uno[, Pro, Leonardo, Mega 2560, Due.
Выпускаются отдельные платы уменьшенных габаритов — Femto, Nano, Nano Every и
Micro. Они предназначены для установки в макетные платы. Плат расширения для них нет.
Позже выпущена линейка Arduino MKR. К ним есть небольшой набор плат расширения
периферии.

12.

Arduino Mega построена на
микроконтроллере ATmega1280..
Arduino Uno контроллер
построен на ATmega328
Платформа Nano, построенная на
микроконтроллере ATmega328
(Arduino Nano 3.0) или ATmega168
(Arduino Nano 2.x
Классический конструктив Arduino
с платами расширения
Плата Femtoduino

13.

Примеры использования gлатформs ARDUINO