Mikrokontrolery

Mikrokontroler ATtiny2313A/4313 jest 8-bitowym mikrokontrolerem CMOS o niskim poborze prądu opartym na rozszerzonej architekturze AVR RISC. Przez wykonywanie zaawansowanych instrukcji w pojedynczym takcie zegara ATtiny2313A/4313 osiąga wydajność bliską 1 MIPS na MHz, co pozwala projektantowi systemu zoptymalizować pobór prądu w funkcji prędkości przetwarzania.

Rdzeń AVR zawiera bogaty zbiór instrukcji z 32 roboczymi rejestrami ogólnego przeznaczenia oraz rejestrami systemowymi. Wszystkie rejestry są bezpośrednio połączone z Jednostką Arytmetyczno Logiczną JAL (ang. Arithmetic Logic Unit ALU), umożliwiając jednoczesny dostęp do dwóch niezależnych rejestrów w pojedynczej instrukcji wykonywanej w ciągu jednego cyklu zegarowego. Wynikowa architektura jest bardziej efektywna, a jednocześnie osiąga wydajność do dziesięciu razy większą od typowych mikrokontrolerów CISC (ang. Complex Instruction Set Computer – komputer o liście złożonych rozkazów).

ATtiny2313A/4313 udostępnia następujące cechy: 2/4 KB programowalnej w systemie pamięci FLASH, 128/256 B EEPROM, 128/256 B SRAM, 18 linii we/wy ogólnego przeznaczenia, 32 rejestry robocze ogólnego zastosowania, jednoprzewodowy interfejs do wewnętrznego debugowania, dwa elastyczne timery/liczniki z trybami porównań, wewnętrzne i zewnętrzne przerwania, programowalny, szeregowy układ USART, uniwersalny interfejs szeregowy z detektorem stanu START, programowalny licznik zegarowy z wewnętrznym oscylatorem oraz trzy programowo wybierane tryby oszczędzania energii. Tryb bezczynny (ang. Idle mode) zatrzymuje mikroprocesor, pozwalając na dalsze działanie pamięci SRAM, timerom/licznikom oraz systemowi przerwań. Tryb wyłączenia zasilania (ang. Power-down mode) zachowuje zawartość rejestrów i wstrzymuje oscylator, wytłaczając wszystkie pozostałe funkcje układu aż do wystąpienia następnego przerwania lub resetu sprzętowego. W trybie gotowości (ang. Standby mode) oscylator pracuje, natomiast reszta urządzenia jest uśpiona. Pozwala to na szybkie uruchomienie się w połączeniu z niskim poborem prądu.

Układ jest wytwarzany z wykorzystaniem technologii wysokiej gęstości pamięci nieulotnej, którą opracowała firma ATMEL. Wewnętrzna, programowalna poprzez ISP pamięć FLASH pozwala na zaprogramowanie w układzie aplikacyjnym za pomocą interfejsu szeregowego ISP lub za pomocą zwykłego programatora pamięci nieulotnych. Poprzez połączenie 8-bitowego mikroprocesora RISC z programowaną w systemie pamięcią FLASH w jednym monolitycznym układzie scalonym otrzymano wydajny mikrokontroler będący elastycznym i efektywnym kosztowo rozwiązaniem dla wielu aplikacji sterujących.

Mikrokontrolery AVR ATtiny2313A/4313 są wspierane przez komplet narzędzi do tworzenia systemów oraz ich oprogramowywania, łącznie z makroasemblerami, kompilatorami języka C oraz zestawami uruchomieniowymi.

Porównanie pomiędzy ATtiny2313 a ATtiny4313

VCC

Napięcie zasilające.

GND

Masa.

Port A (PA2..PA0)

Port A jest 3-bitowym, dwukierunkowym portem we/wy za wewnętrznymi opornikami podciągającymi (osobno aktywowanymi dla poszczególnych bitów). Bufory wyjściowe portu A posiadają symetryczne Parametry sterowania dla prądów wpływających i wypływających. Jako wejścia końcówki portu A, które są zewnętrznie wysterowane stanem niskim, będą wyprowadzały prąd, jeśli zostały dla nich aktywowane oporniki podciągające. W czasie stanu resetowania końcówki portu A przechodzą w stan wysokiej impedancji, nawet przy pracy zegara. Port A posiada również funkcje alternatywne.

Port B (PB7..PB0)

Port B jest 8-bitowym, dwukierunkowym portem we/wy za wewnętrznymi opornikami podciągającymi (osobno aktywowanymi dla poszczególnych bitów). Bufory wyjściowe portu B posiadają symetryczne Parametry sterowania dla prądów wpływających i wypływających. Jako wejścia końcówki portu B, które są zewnętrznie wysterowane stanem niskim, będą wyprowadzały prąd, jeśli zostały dla nich aktywowane oporniki podciągające. W czasie stanu resetowania końcówki portu B przechodzą w stan wysokiej impedancji, nawet przy pracy zegara. Port B posiada również funkcje alternatywne.

Port D (PD6..PD0)

Port D jest 7-bitowym, dwukierunkowym portem we/wy za wewnętrznymi opornikami podciągającymi (osobno aktywowanymi dla poszczególnych bitów). Bufory wyjściowe portu D posiadają symetryczne Parametry sterowania dla prądów wpływających i wypływających. Jako wejścia końcówki portu D, które są zewnętrznie wysterowane stanem niskim, będą wyprowadzały prąd, jeśli zostały dla nich aktywowane oporniki podciągające. W czasie stanu resetowania końcówki portu D przechodzą w stan wysokiej impedancji, nawet przy pracy zegara. Port D posiada również funkcje alternatywne.

RESET

Wejście resetowania. Stan niski na tej końcówce przez czas dłuższy niż długość minimalnego impulsu wygeneruje reset, nawet jeśli zegar nie pracuje. Minimalna długość impulsu podana jest w poniższej tabeli:

Charakterystyka resetu

Krótsze impulsy nie dają gwarancji wygenerowania resetu. Wejście resetowania jest funkcją alternatywną końcówki PA2 i dW.

XTAL1

Wejście dla odwracającego wzmacniacza oscylatora i wejście dla układu wewnętrznego zegara roboczego. XTAL1 jest funkcją alternatywną końcówki PA0.

XTAL2

Wyjście z odwracającego wzmacniacza oscylatora. XTAL2 jest funkcją alternatywną końcówki PA1.

Zasoby

Producentem mikrokontrolerów ATtiny2313A/4313 była firma ATMEL. W roku 2016 została przejęta przez firmę MicroChip, producenta równie popularnych mikrokontrolerów PIC. Obecnie zasoby i oprogramowanie można pobierać z witryny:

MicroChip dodał obsługę mikrokontrolerów AVR w swoim środowisku programowania MPLAB X 5.0. To dobra wiadomość dla tych, którzy pracują z mikrokontrolerami PIC i AVR.

Przykładowe programy

W prezentowanych tu materiałach znajdziesz proste przykłady kodu, które zwięźle pokazują, jak używać różnych elementów tego mikrokontrolera. Przykłady te zakładają, że przed kompilacją do programu dołączono odpowiedni dla danego elementu plik nagłówkowy. Miej jednak na uwadze, że nie wszyscy wydawcy kompilatorów C dołączają definicje bitów w plikach nagłówkowych, a obsługa przerwań zależy od użytego kompilatora C. Więcej szczegółów na ten temat znajdziesz w dokumentacji swojego kompilatora C.

Dla rejestrów we/wy umieszczonych w rozszerzonym obszarze pamięci we/wy instrukcje IN, OUT, SBIS, SBIC, CBI i SBI muszą być zastąpione instrukcjami, które pozwalają na dostęp do rozszerzonego obszaru pamięci we/wy. Zwykle oznacza to instrukcje LDS i STS połączone z SBRS, SBRC, SBR i CBR. Nie wszystkie mikrokontrolery AVR zawierają rozszerzoną pamięć we/wy.

Czas utrzymywanie danych

Wyniki badań niezawodności pokazują, iż docelowy czas utrzymywania danych ze współczynnikiem błędu mniejszym niż 1PPM wynosi 20 lat w temperaturze  85°C lub 100 lat w temperaturze 25°C.

Oświadczenie oficjalne

Typowe wartości zawarte w tej dokumentacji technicznej są oparte na symulacjach i charakterystykach innych mikrokontrolerów AVR produkowanych wg tego samego procesu technologicznego.