1. Lecturer: Reza Arjmandi Autumn 2015
AVR Microcontroller
Lecturer: Reza Arjmandi
Autumn 2015
Lecture 1:
Introduction AVR Microcontroller

2. AVR Processor History CPU Architecture
پردازنده AVR برای اولین بار توسط دو مهندس به نام های Alf Egil Bogen و Vegard Walon در شرکت ATMEL طراحی و ساخته شد.
برخی میگویند واژه AVR از نام های دو طراح آن گرفته شده است و مخفف عبارت Alf-Vegard-RISC است
CPU Architecture
RISC Architecture: Reduced Instruction Set Computer
CISC Architecture: Complex Instruction Set Computer
Example:For ATMEGA16

3. AVR Microcontroller-Family
Automotive AVR
CAN AVR
AVR Z-Link
LCD AVR
Lighting AVR
Smart Battery AVR
USB AVR
Tiny AVR
XMEGA
MEGA AVR
AT90S (expired)
کاربرد های کنترلی خاص
کاربرد های کنترلی عمومی

4. AVR Microcontroller-Family-Automotive
این نوع میکرو کنترولرها به صورت یک باکس کامل طراحی شده است که در صنایع ماشین سازی و اتوماسیون صنعتی کاربرد دارد و از جمله مدارهای اضافه شده به این باکس، مدار سنسورهای دما و مدار خطایابی خط داده و مدار ارتباط با سیستم های CAN OPEN میباشد.
این سری توانایی تحمل محدوده دمایی بالایی را دارد

5. AVR Microcontroller-Family-Zlink
این سری از تراشه ها در سیستم های Wireless کاربرد فراوانی دارند. تنها امکانات اضافی این سری، هماهنگی با تراشه های فرستنده Z-Link میباشد و قابلیت ارسال داده بوسیله سیگنال های رادیویی RF با فرکانس برابر با 2.4GHz را دارا میباشند

6. AVR Microcontroller-Family-CAN
این سری از میکروکنترلرها در حقیقت سری پیشرفته‌ای از میکروکنترولرهای Automotive هستند واز تمام امکانات این سری به علاوه امکانات دیگری برخوردار میباشند

7. AVR Microcontroller-Family-LCD
این سری از تراشه ها همان طور که از نامش پیداست، برای کار و هماهنگی با LCD ها طراحی شده است، همانطور که میدانید تمام تراشه های AVR قابلیت اتصال به LCD را دارند، اما همگی تنها میتوانند یک LCD را سرویس دهی کنند و تنها با یکی از پورت ها، LCD عمل میکند در صورتی که در این سری از تراشه ها، به هر پورت یک LCD متصل شده و با همگی در حال ارتباط میباشد.

8. AVR Microcontroller-Family-Lighting
کاربرد این نوع از کنترولرها در کنترل موتورها میباشد، چون امکانات اضافی آن در مقابل سری های دیگر، همچون دارا بودن 2 تا 3 کانال 12 بیتی(PSC=Power Stage Controls) و کانال های PWM که از فرکانس 25Hz الی 150KHz را میتوانند در خروجی ارائه دهند.

9. AVR Microcontroller-Family-Smart Battery

10. AVR Microcontroller-Family-USB
همانطور که از اسم این سری از میکروکنترولر های AVR پیداست، مهمترین خصوصیت این سری، ارتباط و هماهنگی کامل با ارتباط پر سرعت USB2.0 میباشد.همچنین دارای سرعت ارسال دیتای 1.5MBIT/s و MBIT/s و نیز افزایش تعداد دفعات نوشتن و پاک کردن حافظه FLASH به مقدار بار

11. AVR Microcontroller-Family
Automotive AVR
CAN AVR
AVR Z-Link
LCD AVR
Lighting AVR
Smart Battery AVR
USB AVR
Tiny AVR
XMEGA
MEGAAVR
AT90S (expired)
Automotive: صنایع ماشین سازی و اتوماسیون
CAN: توسعه یافته خانواده اتوماتیو
Z-Link: کاربرد مخابراتی
LCD: راه اندازی انواع نمایشگر
Lighting:راه اندازی و کنترل دور موتور
Smart Battery: ولتاژ کاری متفاوت، دارای باتری
USB:کنترل رابط یو اس بی
کاربرد های کنترلی خاص
AT90S: کاربردهای عمومی-منسوخ شده
MEGA:کاربردهای عمومی-توسعه یافته خانواده 90
XMEGA:توسعه یافته خانواده مگا
Tiny:کاربرد عمومی-سایز ریز و کوچک
کاربرد های کنترلی عمومی

12. ATMEGA16 L/A AVR Microcontroller-Nominate ATMEL MEGA Family Example:
16KB Flash Program Memory
L/A
Low Voltage Range
Low Maximum Frequency
Low Voltage Range
Normal Maximum Frequency

13. AVR Microcontroller-General Structure
IC Package(PDIP)
EEPROM
ROM
RAM
SPI
CPU Core
I/O
Digital IC’s
USART
Timer/Counter
TWI
Analog Comparator
ADC

14. AVR Microcontroller-Packages
TQFP
PDIP
SOIC
SSOP
MLF
PLCC

15. AVR Microcontroller-Registers
HEX
IC Package(PDIP)
8Bit Register 1
0xE6 or $E6 E 6
16Bit Register 1
ADCR
Example:
ADCSR=0x3F; //start ADC
ADCSR_Bit1=1;
LCD_Show(ADCR);
0xB8A9 or $B8A9
CPU Core B 8 A 9
ADC
32Bit Register 1
0xC4AE8AF2 C 4 A E 8 A F 2
ADCSR
AVR Register Table: Page 316

16. AVR Microcontroller-Memories-ROM & RAM
AVR CPU Instructions: 131
Page 319 ATMEGA32 DataSheet
Address
Instructions
Address
Data
For Example:
Sum OpCode
Data:213
Data:168
Data Output: 360
ROM(Flash)
RAM(SRAM)
Data & Instruction
PC=
0x0000 …
0x0000 …
PC=
0x0001
0x0001
PC=
0x0002
0x0002
AVR CPU
(8Bit Registers)
0x0003
0x0003
0x0004
0x0004 … …
0xFFFF
0xFFFF
PC Register
ویژگی های حافظه ROM:
-برای ذخیره برنامه نوشته شده به کار میرود
-قابل برنامه ریزی توسط کاربر
-در حین اجرای برنامه فقط قابل خواندن است
-با قطع برق اطلاعات از بین نمیرود
ویژگی های حافظه RAM:
-برای ذخیره موقتی متغییرها به کار میرود
-در حین اجرای برنامه قابل خواندن و نوشتن است
-با قطع برق اطلاعات از بین میرود
For Example:
Int a=10,b=11,c=0;
C=a+b;
__flash int d=12; //Save to ROM
d=a+b; //Error
Data Output
پس برای ذخیره سازی دائمی اطلاعاتی که در حین اجرای برنامه بدست می آیند باید چه کرد؟

17. AVR Microcontroller-Memories-EEPROM
برای ذخیره سازی دائمی اطلاعاتی که در طول اجرای برنامه بدست می آیند به کار میرود.
ROM
RAM
EEPROM … … …
ویژگی های حافظه ROM:
-برای ذخیره برنامه نوشته شده به کار میرود
-قابل برنامه ریزی توسط کاربر
-در حین اجرای برنامه فقط قابل خواندن است
-با قطع برق اطلاعات از بین نمیرود
ویژگی های حافظه RAM:
-برای ذخیره موقتی متغییرها به کار میرود
-در حین اجرای برنامه قابل خواندن و نوشتن است
-با قطع برق اطلاعات از بین میرود
ویژگی های حافظه EEPROM:
-برای ذخیره دائمی متغییرها به کار میرود
-در حین اجرای برنامه قابل خواندن و نوشتن است
-با قطع برق اطلاعات از بین نمیمیرود

18. AVR Microcontroller-Programming
Programmer
Program.c
Compiler
Program.asm
Program.HEX
Convert
Program.Bin
USB
Program.HEX
Assembler
Transfer

19. AVR Microcontroller-Biasing
میکروکنترولر برای کار کردن به دو منبع اساسی نیاز دارد: تغذیه – کلاک
کلاک داخلی
تغذیه
VCC 10
CPU
GND 11
XTAL2 12
کلاک خارجی (پالس)
XTAL1 13

20. AVR Microcontroller-General Structure
AVR CPU
BUS
Flash Memory
SRAM
EEPROM
Counter
USART
TWI
ADC
MCU Control and Timing
I/O
Ports Interface
Watchdog Timer
SPI
ISP
Interrupt Unit
PORTD
PORTC
PORTB
PORTA
Internal
Calibrated
Oscillator
Crystal
ATMEGA32 Block Diagram: DataSheet Page4

21. AVR Microcontroller-Pins

22. AVR Microcontroller-Pins-Voltage And Clock
کلاک داخلی
تغذیه
VCC 10
CPU
GND 11
XTAL2 12
کلاک خارجی (پالس)
XTAL1 13

23. AVR Microcontroller-Pins-I/O
AVR CPU
BUS
Flash Memory
SRAM
EEPROM
Counter
USART
TWI
ADC
MCU Control and Timing
I/O
Ports Interface
Watchdog Timer
SPI
ISP
Interrupt Unit
PORTD
PORTC
PORTB
PORTA
Internal
Calibrated
Oscillator
Crystal
PORTA
PORTB
PORTC
PORTD

24. AVR Microcontroller-Pins-Other Function
AVR CPU
BUS
Flash Memory
SRAM
EEPROM
Counter
USART
TWI
ADC
MCU Control and Timing
I/O
Ports Interface
Watchdog Timer
SPI
ISP
Interrupt Unit
PORTD
PORTC
PORTB
PORTA
Internal
Calibrated
Oscillator
Crystal

25. AVR Microcontroller-Pins-ADC Voltage
AVR CPU
BUS
Flash Memory
SRAM
EEPROM
Counter
USART
TWI
ADC
MCU Control and Timing
I/O
Ports Interface
Watchdog Timer
SPI
ISP
Interrupt Unit
PORTD
PORTC
PORTB
PORTA
Internal
Calibrated
Oscillator
Crystal
ADC Voltage
ADC

26. AVR Microcontroller-Pins- External Reset
منابع ریست:
1-ریست هنگام روشن شدن میکرو
2-ریست با صفر شدن پایه 9
3-watchdog reset که با سرریز شدن
تایمر watchdog اتفاق می افتد
4-Brown-Out Reset که با پایین تر آمدن
ولتاژ تغذیه از حد Brown-Out اتفاق می افتد
5-JTAG Reset که با یک شدن رجیستر ریست
مربوط به JTAG اتفاق می افتد
10 K
VCC
Reset
CPU
PC=0
Reset Bias

27. Contact us