Mikrokontrolery

Porty we/wy mikrokontrolera AVR zostają natychmiast zresetowane do swojego stanu początkowego, gdy źródło resetu staje się aktywne. Nie wymaga to pracy żadnego źródła zegarowego.

Po ustąpieniu wszystkich źródeł resetu włączany jest licznik opóźniający, który rozciąga wewnętrzny reset. Pozwala to napięciu zasilającemu osiągnąć stabilny poziom przed rozpoczęciem normalnej pracy. Okres zliczania licznika opóźniającego jest definiowany przez użytkownika poprzez bity bezpiecznikowe CKSEL.

• Reset przy włączaniu zasilania (ang. Power-on Reset). Mikrokontroler jest resetowany, gdy napięcie zasilające znajduje się poniżej progu resetowania przy włączaniu (V_POT)
• Reset zewnętrzny (ang. External Reset). Mikrokontroler jest resetowany, gdy na końcówce RESET pojawia się niski poziom przez czas dłuższy od długości minimalnego impulsu
• Reset od licznika zegarowego (ang. Watchdog Reset). Mikrokontroler jest resetowany, gdy minie okres zliczania timera licznika zegarowego, a licznik zegarowy został uaktywniony
• Reset przy spadku napięcia zasilającego (ang. Brown-out Reset). Mikrokontroler jest resetowany, gdy napięcie zasilania V_CC ma wartość poniżej progu resetowania przy spadku napięcia (V_BOT), a detektor spadku napięcia został uaktywniony
• Reset od JTAG AVR. Mikrokontroler jest resetowany tak długo, jak w rejestrze resetu JTAG znajduje logiczna jedynka, jeden z łańcuchów skanowania systemu JTAG. Szczegóły znajdziesz w rozdziale "Skanowanie ścieżki krawędziowej IEEE 1149.1 (JTAG)".

Logika resetu

Parametry resetu

Obwód POR zapewnia resetowanie mikrokontrolera przy włączeniu zasilania. Gdy napięcie osiąga próg POR, włącza się licznik opóźniający, który określa czas utrzymywania mikrokontrolera w stanie resetu po podniesieniu się napięcia V_CC. Sygnał resetu jest ponownie aktywowany bez żadnej zwłoki, gdy napięcie zasilające V_CC spadnie poniżej poziomu wykrywania.

Start mikrokontrolera, RESET połączony z Vcc

Start mikrokontrolera, RESET przedłużony zewnętrznie
 

Reset zewnętrzny w trakcie pracy mikrokontrolera
 

Obwód BOD może być włączany/wyłączany przez bit bezpiecznikowy BODEN. Gdy BOD jest włączone (BODEN zaprogramowany) a V_CC obniża się do wartości poniżej poziomu wyzwalania (V_BOT- na obrazku poniżej), zostaje natychmiast uaktywniony reset od spadku napięcia. Gdy V_CC wzrośnie powyżej poziomu wyzwalania (V_BOT+), licznik opóźniający uruchamia mikrokontroler po upływie okresu zliczania t_TOUT.

Obwód BOD tylko wtedy wykryje spadek w V_CC, jeśli napięcie to pozostanie poniżej poziomu wyzwalania przez czas dłuższy od 2μs.

Reset przy spadku napięcia zasilającego w trakcie pracy
  

Reset od licznika zegarowego podczas pracy mikrokontrolera
 

MCUCSR – MCU Control and Status Register – Rejestr stanu mikrokontrolera

Rejestr MCUSR dostarcza informacji na temat źródła, które spowodowało reset mikrokontrolera.

Bit 4 – JTRF: JTAG Reset Flag – Znacznik resetu JTAG

Ten bit zostanie ustawiony, jeśli reset powodowany jest przez logiczną jedynkę w rejestrze resetu JTAG wybranego instrukcją JTAG AVR_RESET. Bit jest zerowany przez reset przy włączaniu lub przez zapis logicznego zera do tego znacznika.

Bit 3 – WDRF: Watchdog Reset Flag – Znacznik resetu od licznika zegarowego

Ten bit jest ustawiany, jeśli wystąpi reset od licznika zegarowego. Bit jest zerowany przez reset przy włączeniu zasilania lub poprzez zapis logicznego zera do tego znacznika.

Bit 2 – BORF: Brown-out Reset Flag – Znacznik resetu przy spadku napięcia zasilającego

Ten bit jest ustawiany, jeśli wystąpi reset od spadku napięcia zasilania. Bit jest zerowany przez reset przy włączeniu zasilania lub poprzez zapis logicznego zera do tego znacznika.

Bit 1 – EXTRF: External Reset Flag – Znacznik resetu zewnętrznego

Ten bit jest ustawiany, jeśli wystąpi reset zewnętrzny. Bit jest zerowany przez reset przy włączeniu zasilania lub poprzez zapis logicznego zera do tego znacznika.

Bit 0 – PORF: Power-on Reset Flag – Znacznik resetu przy włączeniu zasilania

Ten bit jest ustawiany, jeśli wystąpi reset przy włączeniu zasilania. Bit jest zerowany tylko przez zapis logicznego zera do znacznika.

Aby skorzystać ze znaczników resetu, użytkownik powinien odczytać, a następnie wyzerować rejestr MCUSR tak szybko, jak to jest możliwe w programie. Jeśli rejestr zostanie wyzerowany przed wystąpieniem następnego resetu, to źródło resetu można znaleźć przez testowanie poszczególnych znaczników resetu.

Sygnały uaktywniające wewnętrzne napięcie odniesienia i czas włączania

Napięcie odniesienia posiada pewien czas uruchamiania, który może wpływać na sposób jego wykorzystywania. Czas uruchamiania podany poniżej w tabeli. W celu oszczędności energii napięcie odniesienia nie zawsze jest włączane. Jest ono aktywne w następujących sytuacjach:

• Gdy jest włączona detekcja spadku napięcia zasilania (przez zaprogramowanie bitu bezpiecznikowego BODEN).
• Gdy napięcie odniesienia jest podłączone do komparatora analogowego (przez ustawienia bitu ACBG w rejestrze ACSR).
• Gdy jest włączony przetwornik A/C

Stąd, jeśli układ BOD nie jest włączony, po ustawieniu bitu ACBG lub po włączeniu przetwornika A/C program użytkownika musi zawsze odczekać, aż napięcie to uruchomi się, zanim będzie można skorzystać z wyjścia komparatora analogowego lub przetwornika A/C.

Aby zmniejszyć pobór energii w trybie wyłączenia zasilania (ang. Power-down mode), przed wejściem w ten tryb uśpienia użytkownik może unikać trzech opisanych powyżej sytuacji, co zapewni wyłączenie modułu napięcia odniesienia.

Parametry wewnętrznego napięcia odniesienia

Aby uniknąć niezamierzonego wyłączenia licznika zegarowego, należy wykonać specjalną sekwencję wyłączającą, gdy licznik zegarowy ma faktycznie zostać wyłączony. Zobacz do opisu rejestru WDTCR.

WDTCR – Watchdog Timer Control Register – Rejestr sterujący timera licznika zegarowego

Bity 7...5 – Zarezerwowane

Te bity zostały zarezerwowane w ATmega32 i zawsze przy odczycie mają wartość zero.

Bit 4 – WDTOE: Watchdog Turn-off Enable – Zezwolenie na wyłączenie licznika zegarowego

Ten bit musi być ustawiony, gdy bit WDE jest zapisywany logiczną jedynką. W przeciwnym razie licznik zegarowy nie zostanie wyłączony. Po wpisaniu jedynki bit ten zostanie sprzętowo wyzerowany po czterech taktach zegara. Zobacz do opisu następnego bitu, gdzie znajdziesz procedurę wyłączania licznika zegarowego.

Bit 3 – WDE: Watchdog Enable – Uaktywnienie licznika zegarowego

Gdy do bitu WDE zostanie wpisana logiczna jedynka, zostaje włączony licznik zegarowy, a jeśli do WDE zostanie wpisane logiczne zero, timer licznika zegarowego zostaje wyłączony, WDE można wyzerować tylko wtedy, gdy bit WDCE ma poziom logiczny jeden. Aby włączyć lub wyłączyć timer licznika zegarowego, należy wykonać poniższą procedurę:

1. W tej samej operacji wpisz logiczne jeden do WDTOE i WDE. Jedynka musi być wpisana do WDE, nawet jeśli bit ten ma stan jeden przed rozpoczęciem operacji wyłączania.
2. W ciągu następnych czterech taktów zegarowych wpisz logiczne 0 do WDE. To wyłączy licznik zegarowy.

Bity 2...0 – WDP2, WDP1, WDP0: Watchdog Timer Prescaler 2, 1, and 0 – Preskaler licznika zegarowego

Bity WDP2, WDP1 i WDP0 określają preskalowanie timera licznika zegarowego, gdy timer ten jest włączony. Poniższa tabela pokazuje różne wartości preskalowania oraz odpowiadające im okresy zliczania.

Poniższy przykład kodu pokazuje jedną funkcję w asemblerze i w języku C wyłączania timera licznika zegarowego. Przykład zakłada, iż przerwania są kontrolowane globalnie, aby można je było chwilowo wyłączyć i nie wystąpiły podczas wykonywania tych funkcji.

WDT_off:
  ; Resetuj timer licznika zegarowego
  wdr
  ; Zapisz logiczną jedynkę do WDCE i WDE
  ; Zachowaj stare ustawienie preskalera, aby zapobiec
  ; niezamierzonemu zakończeniu okresu zliczania
  in r16, WDTCR
  ori r16, (1<<WDTOE) | (1<<WDE)
  out WDTCR, r16
  ; Wyłącz WDT
  ldi r16, (0<<WDE)
  out WDTCR, r16
  ret

void WDT_off(void)
{
  /* Resetuj timer licznika zegarowego */
  _WDR();
  /* Zapisz logiczną jedynkę do WDCE i WDE */
  WDTCR |= (1<<WDTOE) | (1<<WDE);
  /* Wyłącz WDT */
  WDTCR = 0x00;
}