1. میکرو کنترلر های AVR مدرس: مسعود بهمن پور

2. منابع مورد استفاده دانشجویان:
1) میکرو کنترلر های AVR تالیف:جواد راستی 2) ساختار میکرو کنترلر های AVR تالیف:علی سلیمیان 3)مرجع کامل عملی ATMEGA 32 تالیف: داود متولی زاده 4) میکرو کنترلر های AVR تالیف:علی کاهه

3. منابع اینترنتی:

4. نرم افزارها :
Bascome
CodeVisionAVR
proteus

5. نحوه ازشیابی: 1)امتحان میان ترم 30% 2)امتحان پایان ترم 40% 3)پروژه 20%
4)تمرین 10%

6. سرفصل مطالب:
1)مقدمه 2)آشنایی با میکرو کنترلر 3)سخت افزار و نمای داخلی میکرو کنترلر های AVR 4)آشنایی با دستورات و زبان های برنامه نویسی 5)کار با در گاه های میکرو کنترلر 6)نمایش بر روی سون سگمنت 7)نمایش بر روی انواع LCD 8)صفحه کلید 9)تایمر ها 10)کانتر ها 11)استفاده از وقفه

7. سرفصل مطالب:
12)کار با مبدل آنا لوگ به دیجیتال 13)مقایسه کننده آنالوگ 14)تبادل سریال USART 15)تایمر WATCHDOG 16)SPI 17)I2C 18)TWI 19)BOOT LOADER

8. Session 1

9. مقدمه:
گزارش اخیر شرکت Sun Microsystems ادعا کرد در همین دهه ای که که گذشت به طور متوسط در هر خانه بین 50 تا 100میکروکنترولر وجود دارد. تلفن های دیجیتالی، ماشین ظرف شویی، تنظیمات تلویزیون، کنترل از راه دورتلویزیون اجاق ماکروویو، سیستم امنیتی خانه و ....
میکروکنترلرها غیر از استفاده های خانگی تجارت الکترونیک را نیز رشد داده است به طور مثال یک کارت هوشمند میتواند در جابجایی اسکناس ها به مردم کمک کند.

10. فصل اول آشنایی با میکرو کنترلر
فصل اول آشنایی با میکرو کنترلر

11. میکروکنترلر چیست؟
میکرو
کنترلر
میکروکنترلر

12. کنترلر : وسیله ای برای کنترل
میکرو : بسیار کوچک
کنترلر : وسیله ای برای کنترل
میکروکنترلر : وسیله ای بسیار کوچک با توانایی پردازش و کنترل مثل یک کامپیوتر کوچک

13. تفاوت های میکروکنترلر با سیستم کامپیوتر:
با توجه به آشنایی سیستم کامپیوتر، برای شناخت میکروکنترلر کافی است فقط تفاوت بین آن دو را بیان کنیم . تفاوت سیستم کامپیوتر با میکروکنترلر: سیستم کامپیوتر RAM بیشتری نسبت به ROM دارد زیرا برنامه های کاربران نیاز به فضای زیادی برای اجرا شدن دارند. اما در یک میکروکنترلر فضای ROM بزرگتر از RAM آن است.
در میکرو برنامه کنترلی در ROM آن ذخیره می شود و از RAM فقط به عنوان حافظه موقت استفاده می گردد در صورتی که در سیستم کامپیوتر هم برنامه کنترلی در RAM ذخیره می شود و هم از آن به عنوان حافظه موقت استفاده می شود
یک پردازنده به تنهایی نمی تواند عملی انجام دهد و باید آن را با حافظه و وسایل I/O در یک مدار قرار دهیم تا مورد استفاده قرار گیرد اما یک میکرو کنترلر می تواند به تنهایی استفاده شود. در واقع آن دارای یک CPU ، وسایل ورودی -خروجی و حافظه داخلی می باشد که بر روی یک IC قرار داده شده است.

14. تفاوت میکرو کنترلر با میکرو پروسسور:
تمامی میکرو کنترلر ها و میکرو پرسسور ها از یک روش کاری پیروی میکنند و تنها امکانات آنها با یکیدیگر متفاوت است.
مثلا اکثر میکرو پرسسور ها دارای cpu و و یکسری در گاه وردی خروجی تنها هستند منتها میکرو کنترلر ها به غیر از دارا بودن این امکانات یکسری امکانات اضافه تر مثل قابلیت برقرای ارتباط با پورت سریال کامپیوترومقداری حافظه های RAM,ROM را دارا میباشند

15. قسمت های مختلف میکروکنترلر:
CPU
Program Memory
Data Memory (SRAM)
Clock Oscillator
Reset Circuitry
Serial Ports
Digital I/Os
Analog I/Os
Timers

16. انواع میکروکنترلرها:
8051
AVR
PIC
ARM

17. انواع میکرو کنترلر ها نویز پذیری قدرت پردازش قیمت حداکثر فر کانس کار
تعداد زیر مجموعه
سری
زیاد
متوسط
ارزان
20مگا هرتز
بیش از 120
AVR کم
40 مگا هرتز
بیش از 60
PIC
بالا
1000 مگا هرتز
بیش از 200
ARM
FPGA

18. خانواده AVR: AT90S ATMEGA ATtiny AT90S8515 AT90S1200 … Atmega16
Atmega128L ….
ATtiny
ATTINY13
ATTINY15L
ATXMEGA
Atxmega64A3

19. جایگزینی تراشه های قدیمی
تراشه قدیمی
جایگزین مناسب
AT90S2313
AT90S2323
AT90S4433
AT90S8515
ATMEGA103
ATMEGA161
ATMEGA163
ATMEGA323
ATTINY2313
ATTINY25
ATMEGA8
ATMEGA8515
ATMEGA128
ATMEGA162
ATMEGA16
ATMEGA32

20. نام میکروکنترلر از چندقسمت تشکیل شده است

21. فرکانس قابل قبول کریستال
ATMEGA 16
ATMEGA 8
ATTINY 28L
ATTINY 28 V
قسمت اول نوع و سری میکرو را بیان می کند.
قسمت دوم مخفف low power و very low power است. که در جدول زیر شرح داده شده است:
فرکانس قابل قبول کریستال
محدوده ولتاژ تغذیه
نام پسوند
0-16 MHZ
0-8 MHZ
0-4 MHZ
4-5.5 v v v
بدون پسوند
با پسوند L
با پسوندV

22. قسمت سوم مشخص کننده بیشترین فرکانس کاری AVR قسمت چهارم مشخص کننده نوع بسته بندی طبق جدول زیر است قسمت پنجم مشخص کننده محدوده دمای کاری طبق جدول زیر است

24. مفاهیم اولیه

25. اجزای میکروکنترلر:
میکروکنترلر
I/O
حافظه
CPU

26. انواع حافظه: Flash SRAM EEPROM Internal sram Application Boot loader
Register File
I/O Register
Internal sram
انواع حافظه:

27. Flash EEPROM SRAM ثبات ها محل ذخیره بخش هایی از اطلاعات و داده ها
محل ذخیره برنامه اصلی
غیر فرار
قابلیت هزاران بار نوشتن و پاک کردن
Flash
محل ذخیره بخش هایی از اطلاعات و داده ها
EEPROM
محل ذخیره داده های برنامه در حال اجرا
فرار
سرعت بسیار بالا
SRAM
ثبات ها
حافظه های کوچک داخلی پردازنده
ذخیره پیکربندی اجزای میکروکنترلر
ذخیره مقادیر موقتی پردازنده

28. SRAM Management

29. SRAM Data Memory (mega32)

30. REGISTER FILES

32. X-Y-Z Registers

33. درگاه ورودی/خروجی: انواع ورودی ها سنسور ها میکروکنترلر کلید ها
کی بورد ها
....

34. CPU Structures

35. Architecture RISC: Reduced Instruction Set Computer ==> AVR
CISC: Complex Instruction Set Computer

36. هسته واحد کنترل و محاسبه و منطق ATmega32(MCU)

37. ALU Logic Arithmetic And Logic Unit Arithmetic R1R1+R2 R1R1 AND R2
ADD R1,R2
R1R1+R2
Logic
AND R1,R2
R1R1 AND R2

38. ساختار بلوک دیاگرامی ATmega32

39. ، کاهش و بهینه سازی کد ها AVR
8 Bit RISC MCU
و زبان های سطح بالا AVR
استفاده از تکنولوژی حافظه کم مصرف غیر فرار
، کاهش و بهینه سازی کد ها AVR
استفاده از 32 رجیستر همه منظوره
RISC انجام عملیات در یک کلاک سیکل توسط معماری
افزایش سرعت 4 یا 12 برابری نسبت به دیگر میکرو ها

40. :AVR مختصری راجع به به سرعت در حال تبدیل شدن به زبان برنامه نویسی (HIGH LEVEL LANGUAGE) HLL زبان های سطح بالا یا C وBASIC حتی برای میکرو های 8 بیتی کوچک هستند. زبان برنامه نویسی (MCU) استاندارد برای میکروکنترلر ها بیشترین استفاده را در برنامه نویسی میکرو ها دارند ولی در اکثر کاربرد ها کد های بیشتری را نسبت به زبان برنامه نویسی اسمبلی تولید می کنند ایجاد تحولی در معماری، جهت کاهش کد به مقدار مینیمم را درک کرد که نتیجه ATMEL هستند که علاوه بر کاهش و بهینه سازی مقدار کد ها به طور واقع عملیات را تنها در AVRاین تحول میکروکنترلر های استفاده(ACCUMULATOR) انجام می دهند و از 32 رجیستر همه منظوره RISCیک کلاک سیکل توسط معماری می کنند که باعث شده 4 تا 12 بار سریعتر از میکرو های مورد استفاده کنونی باشند. ها مورد استفاده قرار گرفته است در نتیجهAVR برای برنامه ریزی ATMELتکنولوژی حافظه کم مصرف غیر فرار شرکت دارای 1، AVR هستند. میکروکنترلر های اولیه (ISP) در داخل مدار قابل برنامه ریزی EEPROM وFLASHحافظه های و به صورت کلمات 16 بیتی سازماندهی شده بودند.FLASH 2 و 8 کیلو بایت حافظه با دستورات فراوان طراحی شده اند که باعث می شود حجم کد تولید شده کم و RISC ها به عنوان میکرو های AVR سرعت بالاتری بدست آید.

41. عملیات تک سیکل: با انجام تک سیکل دستورات، کلاک اسیلاتور با کلاک داخلی سیستم یکی می شود. هیچ تقسیم کننده ای در داخل AVR قرار ندارد که ایجاد اختلاف فاز کلاک کند. اکثر میکرو ها کلاک اسیلاتور به سیستم را با نسبت 1:4 یا 1:12 تقسیم می کنند که خود باعث کاهش سرعت می شود بنابراین AVR. ها 4 تا 12 بار سریعتر و مصرف آنها نیز 4 تا 12 بار نسبت به میکروکنرلر های مصرفی کنونی کمتر است زیرا در تکنولوژی ، CMOS استفاده شده در میکرو های AVR مصرف توان سطح منطقی متناسب با فرکانس است.
در مقایسه با AVR را به علت انجام عملیات تک سیکل (MILLION INSTRUCTION PER SECOND) MIPSنمودار زیر افزایش دیگر میکرو ها را نشان می دهد.
MIPS
AVR
1:1
1:4
1:12
POWER CONSUMPTION

42. :C و BASICطراحی برای زبان های دارند
:C و BASICطراحی برای زبان های دارند. تا امروزه معماری بیشتر میکرو ها HLL بیشترین استفاده را در دنیای امروز به عنوان زبان های C و BASICزبان های حمایت کرده اند.HLLبرای زبان اسمبلی طراحی شده و کمتر از زبان های مفید باشد. به طور مثال در زبان هایHL طراحی معماریی بود که هم برای زبان اسمبلی و هم زبان های ATMELهدف می توان یک متغیر محلی به جای متغیر سراسری در داخل زیر برنامه تعریف کرد، در این صورت فقط در زمان BASIC و C برای متغیر اشغال می شود در صورتی که اگر متغیری به عنوان سراسری تعریف گرددRAMاجرای ریز برنامه مکانی از حافظه را اشغال کرده است.FLASH ROMدر تمام وقت مکانی از حافظه ها دارای 32 AVRبرای دسترسی سریعتر به متغیر های محلی و کاهش کد، نیاز به افزایش رجیستر های همه منظوره است. متصل شده اند، و تنها در یک کلاک سیکل به این واحد (ARITMETIC LOGIC UNIT) ALUرجیستر هستند که مستقیما به دسترسی پیدا می کنند. سه جفت از این رجیستر ها می توانند به عنوان رجیستر های 16 بیتی استفاده شوند. هستند.RISC با سرعت بالا و سازماندهی AVRنتیجه تمام موارد بحث شده، میکروکنترلر های تقسیم بندی شده اند.MEGAAVR وXMEGA وTINYAVR ، AVR یا AT90S به 4 نوع AVRمیکروکنترلر های
به دلیل تنوع در میکروکنترلر های AVR ازبین آنها میکروکنترلر ATMEGA32 را از دسته MEGAAVR برگزیده و به تشریح آن می پردازیم.