2. ریز پردازنده

3. مراجع درس میکروکنترلرهای AVR برنامه نویسی اسمبلی و C
محمدعلی مزیدی، سپهر نعیمی و سرمد نعیمی
مرجع کامل میکروکنترلرهای AVR
مولفان: محمد مهدی پرتوی فر، فرزاد مظاهریان، یوسف بیانلو
چاپ یازدهم
ویرایش دوم
سایت شرکت Atmel(
Programming and customizing the AVR microcontroller
By: Dhananjay V. Gadre

4. سیستم نمره دهی از 20 نمره 9 الزامی است امتحان میان ترم: 8 نمره
امتحان نهایی: 9 نمره
تمرین ها و کوئیز(گروه های 2نفره): 3 نمره
پروژة نهایی: 3نمره(اختیاری)
گروه های حداکثر 3 نفره
آخرین زمان انتخاب قبل از عید
آخرین زمان تحویل پروژه 2 هفته قبل از امتحانات پایان ترم
مجموع نمرات: 23نمره
ارفاق 3 نمره ای به همة کلاس بدون تبعیض

5. MPStudentID-خلاصه عنوان تمرینات MP_HWx_ID1_ID2_ID3 فایل ارسالی
ایمیل ارتباطی
عنوان ایمیل
MPStudentID-خلاصه عنوان
تمرینات
MP_HWx_ID1_ID2_ID3
فایل ارسالی
ID1_ID2_ID3.RAR, ID1_ID2_ID3.ZIP

6. موضوع کلی درس
آشنایی با مفاهیم پایه در طراحی و پیاده سازی سیستم های مبتنی بر میکروکنترلرها و میکروپروسسورها
ساختار داخلی و امکانات موجود در میکروکنترلرهای خانوادة AVR
طراحی سخت افزاری سیستم های مبتنی بر میکروکنترلر
برنامه نویسی نرم افزاری سیستم طراحی شده
زبان اسمبلی
زبان C
روشهای عیب یابی و اصلاح و بهینه سازی سیستم

7. آزمایشگاه مجازی(Proteus)

8. Microprocessor ریزپردازنده(Microprocessor):
فقط شامل یک واحد پردازش مرکزی (CPU) است.
برای استفاده نیاز به ادوات جانبی مانند RAM، Flash، Timer، I/O و ... دارد.
دارای سرعت محاسباتی بسیار بالا میباشد.
اولین ریزپردازنده تراشة 4004 شرکت اینتل
سال 1971
یک پردازندة 4 بیتی
قدرت محاسبات کمتر از MIPS0/1
2300 ترانزیستور

9. Microcomputer ریز محاسبه کننده(Microcomputer)
مجموعة یک ریزپردازنده و یک حافظه و سایر ادوات جانبی، به طوری که بتوان به داده ها دسترسی داشت و کنترل فرایندها را انجام داد.

10. Microcontroller ریزکنترل کننده(Microcontroller) اولین ریزکنترل کننده
قرار گرفتن تمام اجزای لازم برای تشکیل یک Microcomputer برروی یک تراشة سیلیکونی
اولین ریزکنترل کننده
Texas Instrument
TMS1000
سال 1974
4 بیتی

12. MPU-Based Systems System hardware Discrete components
Microprocessor, Memory, and I/O
Components connected by buses
Address, Data, and Control
System software
A group of programs that monitors the functions of the entire system

13. MPU-Based Time and Temperature System

14. MCU-Based Systems
Includes microprocessor, memory, I/O ports, and support devices (such as timers) on a single semiconductor chip
Buses are generally not available to a system designer
I/O ports are generally multiplexed and can be programmed to perform different functions

15. MCU-Based Time and Temperature System

16. زبان ماشین سیستم اعداد دودویی (باینری) برنامه نویسی به زبان ماشین
سخت و طاقت فرسا
احتمال خطا بالا
فهم و عیب یابی برنامه سخت
استفاده از سمبل های نزدیک به زبان ماشین و در عین حال قابل فهم برای انسان(زبان اسمبلی)
اسمبلر
زبان اسمبلی
Add A,B
زبان ماشین

17. زبان های سطح بالا زبان اسمبلی
دور بودن از زبان انسان
حجم کد بالا
عدم استقلال از ماشین مبدأ
نیاز به آشنایی کامل به ساختار سخت افزاری پردازشگر
برای رفع عیوب فوق زبان های سطح بالا مانند C، VHDL، Fortran و .... به وجود آمدند.
اسمبلر
زبان اسمبلی
Add A,B
زبان ماشین
کامپایلر
زبان سطح بالا
A+B

18. کاربردهای متنوع Microcontrollerها
صوتی(Audio)
خودرو(AutoMotive)
ارتباطات/سیمی(Communications/Wired)
کامپیوترها و وسایل جانبی(Computers&Peripherals)
صنعتی(Industrial)
تصویربرداری و ویدیو(Imaging&Video)
پزشکی(Medical)
نظامی(Military)
هوا و فضا(Aerospace)

19. کاربردهای متنوع Microcontrollerها
موبایل/ارتباط بیسیم(Mobile/Wireless)
کنترل موتور(Motor control)
امنیت(Security)
کنترل ترافیک(Traffic control)
سایر کاربردهای متنوع(Miscellaneous)

20. بازار میکروکنترلرهای AVR

21. Embedded System General Block Diagram
Microcontroller
(uC)
sensor
Sensor conditioning
Output interfaces
actuator
indicator

22. مراحل طراحی یک سیستم 1- تعریف صورت مسئاله و نیازها
2- تحقیق در مورد سخت افزار مناسب و بهینه(آیا سیستم به یک میکروکنترلر نیاز دارد؟)
3- انتخاب بهترین و به صرفه ترین میکروکنترلر
4- بررسی مجدد نیازها و تأیید نهایی میکروکنترلر انتخابی
5- تأمین ابزارهای پایه ای مورد نیاز(کامپایلر، Programmer، نرم افزار شبیه ساز، موجود بودن میکرو)
6- طراحی اولیة سیستم و شبیه سازی آن در صورت امکان
طراحی سخت افزاری
طراحی نرم افزاری
عیب یابی سیستم و اصلاح نرم افزار و احیاناً سخت افزار
7- نهایی کردن طراحی و تحویل آن

23. میکروکنترلرهای AVR
Developed by Atmel Corporation in 1996
Modified Harvard architecture(8 bit, RISC)
On chip Flash memory for program (one of first)
AVR?
Alf Egil-Boogen , Vegard Wollan, RISC microcontroller
Advanced, Virtual, RISC

24. Microcontroller Architectures
CPU
Program + Data
Address Bus
Data Bus
Memory 2n
Von Neumann
Architecture
CPU
Program
Address Bus
Data Bus
Memory
Data
Fetch Bus
Harvard
Architecture

25. AVR Family

26. AVR Family Tiny AVR (ATiny series) 0.5-16 KB program memory
6–32-pin package
Limited peripheral set

27. AVR Family

28. AVR Family Mega AVR (Atmega series) 4–256 kB program memory
28–100-pin package
Extensive peripheral set

29. AVR Family

30. AVR Family Xmega AVR(ATxmega) 6–384 kB program memory
44–64–100-pin package
Extensive peripheral set

31. AVR Family

32. AVR Family 32 bit AVR(AVR32) Application-specific AVR
USB, CAN and LCD controller
Motor control and lighting
Automotive
Battery management
…..
FPSLIC (AVR with FPGA)
FPGA 5K to 40K Gate
SRAM for AVR Program code!
AVR Core speed up to 50MHz
32 bit AVR(AVR32)
AT94K40AL

33. Atmel microcontrollers

34. Why AVR? RISC architecture with CISC instruction set Scalable
Powerful instruction set for C and Assembly
Scalable
Same powerful AVR core in all devices
Single cycle execution
One instruction per external clock
Low power consumption
32 Working Registers
All Directly connected to ALU!
Very efficient Core
20MHZ
High System Level Integration
Lowest total system cost

35. Why AVR?(Code size and run time)
MSP430 and AVR are running a close race
But max speed on MSP430 is only 8MHz
The C51 would have to run at 296 MHz to match the 16 MHz AVR
PIC18 seems fast but require 3 times as much code space.

36. Why AVR?(Code size)

37. Why AVR?(High integration)

38. Why AVR?(Single chip solution)

39. Why AVR?(Single chip solution)

40. Why AVR?(In system development)
In-System Programming
In-System Debugging
In-System Verification

41. Why AVR?(development tools)
AVR Studio - front end for all AVR tools
Free
Starter kits and evaluation boards
From $19
On-Chip Debuggers and Emulators
From $299

42. Why AVR?(Support) Fully updated product web
Highly skilled Field Application Engineers
Support mail handled by AVR experts
Reference designs
Application notes
AVRfreaks community website

43. Summary Leading 8 bit microcontroller High performance
Low power consumption
High integration
Advanced memory technology
Fully supported device
Leading 8 bit microcontroller

44. Let’s get familiar with the AVR part numbers
ATmega128
Atmel
group
Flash =128K
ATtiny44
AT90S4433
Atmel
Flash =4K
Atmel
Tiny group
Classic group
Flash =4K