1. میکرو کنترلر های AVR مدرس: بهمن پور

2. Session 2

3. در این فصل به معرفی میکروکنترلر MEGA32 از سری میکروکنترلر های
MEGAAVR شرکت ATMEL می پردازیم. میکروهای MEGA نسبت به نوع های قبلی (AT90S,TINY) دارای قابلیت بیشتری هستند
خصوصیات, ATMEGA32L ATMEGA32
کارایی بالا و توان مصرفی کم.
از معماری RISC استفاده می کند.
دارای 131دستورالعمل با کارایی بالا که اکثرا تنها در یک کلاک سیکل اجرا می شوند.
8*32 رجیسر کاربردی
سرعتی تا 16MIPS در فرکانس 16MHZ

4. خصوصيات ATMEGA32 32Kبايت حافظه FLASH قابل برنامه ريزي داخلي.
حافظه‌ ، برنامه و داده غير فرار
32Kبايت حافظه FLASH قابل برنامه ريزي داخلي.
پايداري حافظه :FLASHقابليت بار نوشتن و پاك كردن
1024بايت حافظه EEPROM داخلي قابل برنامه ريزي.
پايداري حافظه EEPROM : قابليت بار نوشتن و پاك كردن
2Kحافظه داخلي SRAM
قفل برنامه FLASH و حفاظت داده .EEPROM

5. خصوصيات ATMEGA32 خصوصيات ويژه ميكرو كنترلر منابع وقفه داخلي و خارجي
خصوصيات ويژه ميكرو كنترلر
منابع وقفه داخلي و خارجي
عملكرد كاملا ثابت
توان مصرفي پايين و سرعت بالا توسط تكنولوژي CMOS
داراي اسيلاتور RC داخلي
داراي 6 حالت SLEEP :
(POWERDOWN,IDLE,POWERSAVE,
STANDBY,ADC NOISE REDUCTION, EXTENDED STANDBY)

6. ATMEGA32خصوصيات خصوصيات جانبي دوتايمر- كانتر 8 بيتي
يك تايمر- كانتر 16 بيتي
4 كانال PWM
8 كانال مبدل آنالوگ به ديجيتال 10 بيتي
1 مقايسه كننده انالوگ داخلي
دارای RTC با اسیلاتور مجزا
WATCHDOG قابل برنامه ريزي
ارتباط سريال SPI براي برنامه ريزي داخل مدار.
قابليت ارتباط سريال SPI به صورت MASTER يا SLAVE
قابليت ارتباط با پروتكل ارتباط دوسيمه(TWO-WIRE)
USART سریال قابل برنامه ریزی

7. خصوصيات ATMEGA32 ولتاژ عملياتي فركانس كاري خطوط I/O 4.5V تا 5.5V
2.7V تا 5.5V (با پسوند L و(A
فركانس كاري
0MHZ تا 16MHZ )با پسوند A و بدون پسوند)
0MHZ تا 8MHZ )با پسوند L)
خطوط I/O
32 خط ورودي/ خروجي قابل برنامه ريزي

8. ترکیب پایه ها: دارای سه ترکیب متفاوت زیر است (40 PIN) PDIP _ (44 PIN) TQFP _ (44 PIN) MLF _

10. ATMEGA32 XTAL1 XTAL2 GND VCC PORT A AREF PRT B ______ RESET PORT C
AVCC
ATMEGA32
PORT D
GND
XTAL1
XTAL2

11. 1- هشت بیت ورودی و خروجی است و در عین حال
مبدل آنالوگ به دیجیتال می باشد
PORT A
PORT A
ATMEGA32

12. هشت بیت داده ورودی خروجی ودر عین حال هر
کاربردی دارد که بعضی از آنها B.7 تا B.0بیت از
دو تایمر-کانتر 8 بیتی B.1 و B.0 1-
SPIبرای ارتباط سریال (MISO)B.6 و (MOSI)B.52-
PORT B
PORT A
PRT B
ATMEGA32

13. هشت بیت داده ورودی خروجی ودر عین حال هر
کاربردی دارد که بعضی از آنها C.7 تا C.0بیت از
و EEPROM و FLASH برای برنامه ریزی C.5 و C.2 1-
JTAG از طریق ارتباط LOCK BIT و FUSE BITS
برای ارتباط سریال دو سیمه یا (SCL) C.0 و (SDA) C.12-
I 2 C
PORT C
PORT A
PRT B
PORT C
ATMEGA32

14. هشت بیت داده ورودی خروجی ودر عین حال هر
PORT A
PRT B
هشت بیت داده ورودی خروجی ودر عین حال هر
کاربردی دارد که بعضی از آنها مثلا D.7 تا D.0بیت از
دو وقفه خارجی برای میکرو می باشندPD.3 و PD.2
PORT D
PORT C
ATMEGA32
PORT D

15. کریستال خارجی برای تولید پالس ساعت که
PORT A
PRT B
PORT C
ATMEGA32
XTAL 1 & XTAL 2
کریستال خارجی برای تولید پالس ساعت که
MEGA32L برای 8MHZ تا 0MHZ
MEGA32 برای 16MHZ تا 0MHZو
PORT D
XTAL1
XTAL2

16. تغذیه می شودVCCمیکروکنترلر توسط پایه مربوط به زمین استGNDو پایه
MEGA32Lولتاژ کاری آن 2/7 تا 5/5 ولت برای
MEGA32 و 4/5 تا 5/5 ولت برای
VCC & GND
VCC
GND
PORT A
PRT B
PORT C
ATMEGA32
PORT D
GND
XTAL1
XTAL2

17. ADC یکی از حالت های ولتاژ مبنا برای AVCC است.
GND
PORT A
PRT B
PORT C
AVCC
ATMEGA32
PORT D
GND
XTAL1
XTAL2

18. برای دوباره راه اندازی میکروکنترلر است
VCC
GND
PORT A
برای دوباره راه اندازی میکروکنترلر است
RESET
PRT B
______
RESET
PORT C
AVCC
ATMEGA32
PORT D
GND
XTAL1
XTAL2

19. این پایه مرجعی برای تبدیل کردن آنالوگ به
VCC
GND
این پایه مرجعی برای تبدیل کردن آنالوگ به
دیجیتال برای ورودی های آنالوگ می باشد
AREF
PORT A
AREF
PRT B
______
RESET
PORT C
AVCC
ATMEGA32
PORT D
GND
XTAL1
XTAL2

20. فيوز بيت هاي ATMEG32
فيوز بيت ها قسمتي از حافظه FLASH هستند كه امكاناتي را در اختيار كاربر قرار مي دهند و با ERASE ميكرو از بين نمي روند و مي توانند توسط بيت هاي قفل مربوطه ، قفل شوند.
1 به معنی برنامه ریزی نشدن و 0 به معنی برنامه ریزی شدن فیوز بیت است
ATMEG32 داراي 2 بايت فيوز بيت طبق جدول زير مي باشد.

21. توضيح فيوز بيت ها(FUSE HIGH BYTE)
BIT NO
DESCRIPTION
DEFAULT
VALUE
OCDEN 7
ENABLE OCD 1
JTAGEN 6
ENABLE JTAG
SPIEN 5
ENABLE SERIAL PROGRAM AND DATA DOWNLOAD
CKOPT 4
OSCILLATOR OPTION

22. توضيح فيوز بيت ها (FUSE HIGH BYTE)
BIT NO
DESCRIPTION
DEFAULT
VALUE
EESAVE 3
EEPROM MEMORY IS PRESERVED THROUGH THE CHIP ERASE 1
BOOTSZ1 2
SELECT BOOT SIZE
BOOTSZ0
BOOTRST
SELECT RESET VECTOR

23. BOOTRST : انتخاب بردار ري ست BOOT كه در حالت پيش فرض برنامه ريزي نشده است و آدرس بردار ري ست است.و در صورت برنامه ريزي آدرس بردار ري ست طبق جدول زير تعيين مي شود.(بر اساس BOOTSZ1,0)
Boot SZ1
Boot SZ0
Boot Size
Application Flash Add
Boot Flash Add
Boot Reset Add 1
256 WORD
$0000 $3EFF
$3F00 $3FFF
$3F00
512 WORD
$0000 $3DFF
$3E00 $3FFF
$3E00
1024 WORD
$0000 $3BFF
$3C00 $3FFF
$3C00
2048 WORD
$0000 $37FF
$3800 $3FFF
$3800

24. توضيح فيوز بيت ها (FUSE LOW BYTE)
BIT NO
DESCRIPTION
DEFAULT
VALUE
BODLEVEL 7
BROWN OUT DETECTOR TRIGGER LEVEL 1
BODEN 6
BROWN OUT DETECTOR ENABLE
SUT1 5
SELECT START-UP TIME
SUT0 4

25. توضيح فيوز بيت ها (FUSE LOW BYTE)
FUSE HIGH
BYTE
BIT NO
DESCRIPTION
DEFAULT
VALUE
CKSEL3 3
SELECT CLOCK SOURCE
CKSEL2 2
CKSEL1 1
CKSEL0

26. BODEN: براي فعال كردن عملكرد مدار BROWN-OUT اين بيت بايستي برنامه ريزي شده باشد .
BODEN,BODLEVEL
BROWN-OUT DETECTION 11
DISABLE 10 01
ATVCC=2.7V 00
ATVCC=4.0V

27. Clock Distribution

28. توزيع كلاك ATMEG32 CLKcpu: جهت انجام عمليات CPUوSRAM
CLKI/O :توسط بسياري از ماژول هاي I/O مثل تايمرها،كانترها،
SPI,USART استفاده مي گردد.
CLKFLASH : عمليات ارتباطي با حافظه FLASH را كنترل مي كند.
و معمولا با كلاك CPU فعال مي شود.
CLKASY: به صورت غير همزمان توسط كريستال ساعت32768HZ كار مي كند،حتي اگر سيستم در حالت SLEEP باشد.
CLKADC :ADC از اين كلاك استفاده مي كند و كلاك CPU,I/O را به (HALT) تا نويز حاصل از مدارات دیجیتال كاهش يابد و عمليات تبديل با دقت بيشتري انجام شود.

29. منابع كلاك ATMEG32
ATMEG32 داراي انواع منابع كلاك اختياري است كه مي توان انواع آن را به وسيله فيوز بيت ها انتخاب كرد.(طبق جدول زير)
DEVICE CLOCKING OPTION
CKSE3…0
EXTERNAL CRYSTAL/CERAMIC RESONATOR
EXTERNAL LOW-FREQUENCY CRYSTALIC
1001
EXTERNAL RC OCSILLATOR
CALIBRATED INTERNAL RC SCILLATOR
EXTERNAL CLOCK
0000

30. هنگامي كهCPU از مد POWER-DOWN يا POWER-SAVEخارج مي شود ، به جهت رسيدن كريستال به شرايط پايدار و اجراي دستورات برنامه،پالس ایجاد شده مدت زمان مشخصی به میکرو اعمال نمی شود. این زمان به نام (START-UP) شناخته می شود.وقتی CPU از حالت Reset بر می گردد زمان تاخیر بیشتری به منظور ثابت شدن تغذیه و پایدار شدن پالس ساعت مورد نیاز است . زمانبدي اين تاخير براي رسيدن به سطح پايدار توسط اسيلاتور WATCHDOG انجام مي شود.

31. اسيلاتور كريستالي یا رزوناتور سرامیکی خارجی:
دراين حالت كريستال يا نوسانگر سراميكي طبق شكل زير به دو پايه XTAL1,XTAL2 وصل مي شود .

32. تعيين محدوده خازن ها براي نوسانگر سراميكي و کریستالی:

33. تعيين زمان آغاز(START-UP) توسط فيوز بيت CKSEL0,SUT1…0 براي كلاك اسيلاتوركريستالي خارجی:

34. اسيلاتوركريستالي فركانس پايين خارجی:
براي استفاده از كريستال ساعت32.768KHZ فيوز بيت هاي CKSEL3..0 با 1001 برنامه ريزي مي شوند.
كريستال طبق شكل قبل به پايه هاي XTAL1,XTAL2 وصل مي شود.
با برنامه ريزي كردن CKOPT مي توان خازن هاي داخلي را فعال كرد.
با انتخاب اين كريستال زمان شرووع طبق جدول زير تعيين مي شود.

35. اسيلاتور RC خارجي:
در اين حالتRC طبق شكل زير به پايه XTAL1 وصل ميشود.
فركانس تقريبي توسط معادله f=1/(3RC) به دست مي آيد.
مقدار خازن بايد حداقل 22PF باشد.
با برنامه ريزي كردن فيوز بيت CKOPT كاربر مي تواند خازن هاي داخلي 36PF را بين XTAL1 و GND راه اندازي كند . در نتيجه ديگر به خازن خارجي نياز نيست.

36. اسيلاتورمي تواند در 4 مد فركانسي طبق جدول زير كار كند :

37. هنگامي كه فركانس كاري انتخاب شود زمان شروع توسط فيوز بيت هاي SUT طبق جدول زير قابل انتخاب است :

38. اسيلاتور RC كاليبره شده داخلي:
اسيلاتور RC كاليبره شده داخلي، كلاك هاي 1,2,4,8MHZ را در ولتاژ 5V توليد مي كند.
اين كلاك با برنامه ريزي كردن بيت هاي CKSEL به عنوان كلاك سيستم استفاده مي گردد و نيازي به مدار خارجي نيست.
زماني كه از اين مد استفاده مي گردد فيوز بيت CKOPT برنامه ريزي نمی شود.

39. جدول مدهاي عملياتي اسيلاتور RC كاليبره شده داخلي:

40. هنگامي كه فركانس كاري انتخاب شود زمان شروع توسط فيوز بيت هاي SUT طبق جدول زير قابل انتخاب است :

41. كلاك خارجي:
در اين حالت جهت راه اندازي ميكرو توسط كلاك خارجي، پايه XTAL1 طبق شكل زير وصل مي شود.
جهت كار در اين مد CKSEL با 0000 برنامه ريزي مي شود.
با برنامه ريزي كردن فيوز بيت CKOPT كاربر مي تواند خازن هاي داخلي 36PF را بين XTAL1 و GND راه اندازي كند.

42. هنگامي كه فركانس كاري انتخاب شود زمان شروع توسط فيوز بيت هاي SUT طبق جدول زير قابل انتخاب است :

43. اسيلاتور تايمر/ كانتر:
ميكروكنترلرهايي مانند ATMEGA32 كه داراي پايه هاي TOSC1 و TOSC2 هستند از اسيلاتور تايمر/ كانتر استفاده مي كنند.
در اين حالت كريستال ساعت MHZ مستقيما بين اين دو پايه قرار مي گيرد.
تايمر/كانتر 0 يا 2 به صورت آسنكرون از اين دو پايه كلاك دريافت مي كنند.