Применение микроконтроллеров. управление разными устройствами

Содержание

Литература

  1. Татарчевский В. Некоторые мысли по поводу программирования встроенных систем // Компоненты и технологии. 2006. № 8.
  2. Шалыто А. А. Switch-технология. Алгоритмизация и программирование задач логического управления. СПб.: Наука. 1998. http://is.ifmo.ru/books/switch/1
  3. Шалыто А. А. Новая инициатива в программировании. Движение за открытую проектную документацию // Мир ПК. 2003. № 9. http://is.ifmo.ru/works/open_doc/
  4. Непейвода Н. Н. Стили и методы программирования. М.: Интернет-Университет информационных технологий. 2005. http://www.intuit.ru/department/se/progstyles/9/1.html
  5. Зубинский А. FSM. http://itc.ua/article.phtml?ID=19921&IDw=19
  6. Хесс Д. Объектно-ориентированные расширения МЭК 61131-3 // Современные технологии автоматизации. 2006. № 2.

Разница между синхронным и асинхронным двигателем

Как подключить три фазы к частному дому?

Три условия для желающих освоить микроконтроллер

1. Желание и настойчивость в достижении поставленной цели
Этот пункт, на мой взгляд, — самый главный. Не будет желания, а еще хуже — настойчивого желания, то и не будет результата. Главное не пасовать и не останавливаться, проявите настойчивость — и все получится (и не только в деле освоения микроконтроллеров).2. Знание устройства микроконтроллера.
Немаловажный фактор. Ведь, согласитесь, не зная как устроен микроконтроллер, что он имеет в своем распоряжении, как это все работает, — мы не сможем использовать все возможности микроконтроллера, выжать из него все, на что он способен.
Возможно и не стоит очень глубоко копаться во «внутренностях» микроконтроллера, но основное, так сказать — азы, мы знать должны (этим мы и будем заниматься на страницах сайта — изучать азы работы с микроконтроллером).3. Знание команд управления микроконтроллерам.
Микроконтроллер, как собака (такое вот интересное сравнение), будет смотреть на нас умными глазами и вилять своим хвостом, пока не подадим ему команду на выполнение каких-то действий.
В отличие от умной собаки, микроконтроллер понимает намного больше команд — более 130 штук.
Так вот, чтобы микроконтроллер не только вилял хвостом, но и выполнял нужную нам работу,  — необходимо знать команды управления им.
Сразу хочу сказать, для начала не надо зубрить все 130 команд, достаточно будет знания и половины (и даже меньше). К тому же, многие команды дублируют друг-друга. Но чем больше команд мы будем знать, тем эффективней мы сможем управлять микроконтроллером и тем красивее и элегантнее будут выходить из-под нашего пера программы.

Итого, если у вас есть настойчивое желание освоить микроконтроллер, тогда продолжаем.

Языки программирования

По своей структуре языки программирования микроконтроллеров мало отличаются от тех, что используются для персональных компьютеров. Среди них выделяют группы низкого и высокого уровня. Современные программисты в основном используют С/С++ и Ассемблер. Между приверженцами этих языков ведутся бесконечные споры о том, какой из них лучше.

Низкоуровневый Ассемблер в последнее время сдает позиции. Он использует прямые инструкции, обращенные непосредственно к чипу. Поэтому от программиста требуется безукоризненное знание системных команд процессора. Написание ПО на Ассемблере занимает значительное время. Главным преимуществом языка является высокая скорость исполнения готовой программы.

На самом деле, можно использовать практически любые языки программирования микроконтроллеров. Но популярнее всех С/С++. Это язык высокого уровня, позволяющий работать с максимальным комфортом. Более того, в разработке архитектуры AVR принимали участие создатели Си. Поэтому микросхемы производства «Атмел» адаптированы именно к этому языку.

С/С++ — это гармоничное сочетание низкоуровневых и высокоуровневых возможностей. Поэтому в код можно внедрить вставки на Ассемблере. Готовый программный продукт легко читается и модифицируется. Скорость разработки достаточно высокая. При этом доскональное изучение архитектуры МК и системы команд ЦП не требуется. Компиляторы Си снабжаются библиотеками внушительного размера, что облегчает работу программиста.

Нужно отметить, что выбор оптимального языка программирования зависит также от аппаратного обеспечения. При малом количестве оперативной памяти использовать высокоуровневый Си нецелесообразно. В данном случае больше подойдет Ассемблер. Он обеспечивает максимальное быстродействие за счет короткого кода программы. Универсальной среды программирования не существует, но в большинстве бесплатных и коммерческих приложений можно использовать как Ассемблер, так и С/С++.

Подключение микроконтроллера

Нижеописанная схема является упрощенным вариантом подключения микроконтроллера AVR.

AVR — это семейство восьмибитных микроконтроллеров фирмы Atmel. Год разработки — 1996.

По-хорошему, необходимо добавить еще несколько дополнительных внешних элементов в схему.

Упрощенная схема подключения микроконтроллера

Провод, который указан на схеме пунктиром, использовать не обязательно в том случае, если питание микроконтроллера идет от внешнего источника.

Вывод AREF используется как вход для опорного напряжения АЦП — сюда подается напряжение, относительно которого будет высчитываться АЦП. Допустимо использование внутреннего источника опорного напряжения на 2.56В, или же использовать напряжение от AVCC.

На вывод AREF рекомендуется подключить конденсатор, который позволит увеличить качество напряжения АЦП и, тем самым, позволит провести правильные измерения АЦП. Между AVCC и GND установлен конденсатор и дроссель, а между GND и VCC установлен керамический конденсатор с емкостью 100 нФ (поближе к выводам питания схемы) для сглаживания кратких импульсов помех, образующихся в результате работы микросхемы.

Также между GND и VCC устанавливается ещё один конденсатор с емкостью в 47 мкФ для того, чтобы сгладить возможные броски напряжения.

С/С++

Язык программирования С/С++, относится к языкам более высокого уровня, по сравнению с  Ассемблером. Программа на этом языке лучше понятна человеку. Достоинством С/С++ является огромное число программных средств и библиотек, позволяющих просто создавать необходимый код. Фактически, С/С++ сегодня стал основным языком разработки управляющих программ. Компиляторы данного языка реализованы практически для всех моделей микроконтроллеров. Стандартный язык дает возможность переноса программ с одной платформы на другую. Теоретически, используя разные компиляторы, можно преобразовать любую программу в команды микроконтроллера нужного типа. На практике дополнительно требуется учитывать архитектуру микроконтроллера каждого типа.  Язык С/С++ имеет достаточно сложную для изучения структуру. Получаемый программный код конкретной задачи, имеет больший объем, чем код той же задачи, реализованной на Ассемблере. Тем не менее язык С/С++ следует признать единственным правильным выбором для профессионального программирования микроконтроллеров.

  // Пример программы на языке С  // Мигание встроенным светодиодом Arduinovoid setup() {                  pinMode(13, OUTPUT);     // Инициализация выхода 13}void loop() {  digitalWrite(13, HIGH);   // Зажечь светодиод  delay(1000);              // Задержка  digitalWrite(13, LOW);    // Зажечь светодиод  delay(1000);              // Задержка}

Массогабаритные параметры кабелей NYM

Совместная отладка

У нас получилось запустить прошивки для разных ядер. Но современные среды разработки позволяют осуществлять отладку при одновременном запуске прошивок на двух ядрах. В некоторых случаях одновременная отладка двух ядер может оказаться полезной.

Чтобы воспользоваться таким режимом отладки, нужно сделать несколько дополнительных настроек:

  1. Перейти в проект ведомого ядра (ядро 1).
  2. Включить сохранение бинарного файла прошивки. Для этого нужно перейти во вкладку Converter > Output, поставить галочку Generate Additional Output и выбрать формат Raw binary.
  3. Во вкладке Debugger > Download снять галочку Verify Download. При совместной отладке двух ядер эта проверка работает некорректно и мешает запуску.
  4. Сохранить настройки и собрать проект.
  5. Перейти в проект ведущего ядра (ядро 0).
  6. В свойствах проекта перейти во вкладку Debugger > Multicore, выбирать вариант Simple и указать необходимые параметры проекта ведомого ядра.
  7. Перейти во вкладку Linker > Input и подключить к проекту файл прошивки ведомого ядра. Для этого нужно задать имя символа (задаётся произвольным образом). В данном примере задано имя , привязать к этому символу бинарный файл, который был получен в результате сборки проекта для ядра 1, указать секцию и выравнивание .
  8. Теперь можно сохранить настройки и запустить отладку. Если всё настроено правильно, при запуске отладки из проекта ведущего ядра должен открыться второй экземпляр среды разработки с проектом для ведомого ядра. Всё это занимает достаточно много места на экране, поэтому второй монитор может оказаться очень кстати.
    В режиме совместной отладки в IAR появляется специальная панель, которая позволяет управлять отладкой сразу нескольких ядер.

Популярные ошибки

Если возникает ошибка , скорее всего проект ведомого ядра не скомпилирован. Нужно сначала собрать проект для CPU1 и только после этого запустить отладку проекта для CPU0.

Если при запуске отладки Вы получили ошибку

скорее всего, Вы забыли снять галочку Verify download на шаге 3. Нужно проверить, что она снята, пересобрать проект ведомого ядра и попробовать запустить совместную отладку снова.

Если отладка работает странно: некорректно работают условные переходы, не происходит вызовов функций, не работают точки останова, возможно, используемая отладочная информация не соответствует исполняемому коду. Первым делом нужно пересобрать проект ведомого ядра. Также нужно проверить настройки, сделанные на шагах 6 и 7. Если они не согласованы друг с другом (в настройках компоновщика указан бинарный файл одного проекта, а в настройках отладчика указан другой проект), явных ошибок при запуске может не возникнуть, отладка будет работать, но поведение будет некорректным. Нужно проверить соответствие бинарного файла в настройках компоновщика проекту, указанному в настройках отладчика.

Микроконтроллеры PIC

Первые микроконтроллеры PIC появились во второй половине прошлого века. Быстрые 8-разрядные микросхемы компании Microchip мгновенно завоевали популярность. Двухшинная гарвардская архитектура обеспечивает беспрецедентную скорость. Ее разрабатывали на основе набора регистров, для которого характерно разделение шин.

Выбирая язык программирования микроконтроллеров PIC, необходимо учитывать, что в основе микросхем семейства лежит уникальная конструкция RISC-процессора. Симметричная система команд позволяет произвольно выбирать метод адресации, выполнять операции в любом регистре. На данный момент компания «Микрочип» выпускает 5 разновидностей МК, которые совместимы по программному коду:

  1. PIC18CXXX (75 команд, встроенный аппаратный стек);
  2. PIC17CXXX (58 команд 16-разрядного формата);
  3. PIC16CXXX (35 команд, большой набор периферийных устройств);
  4. PIC16C5X (33 команды 12-разрядного формата, корпуса с 18–28 выводами);
  5. PIC12CXXX (версии с 35 и 33 командами, интегрированный генератор).

В большинстве случаев МК PIC имеют однократно программируемую память. Встречаются более дорогие модели с Flash или ультрафиолетовым стиранием. Ассортимент из 500 наименований позволяет подобрать изделие для любой задачи. Сейчас производитель концентрирует усилия на развитии 32-разрядных версий с увеличенным объемом памяти.

Языки программирования микроконтроллеров PIC — это Ассемблер и Си. Для кодирования подходят любые интегрированные среды разработки (IDE). Программировать с их помощью очень удобно. Они автоматически переводят текст программы в машинный код

Важной характеристикой IDE является возможность пошаговой симуляции работы готового ПО. Мы рекомендуем пользоваться средой разработки MPLAB

Ее созданием занималась компания Microchip.

Перед началом работы в MPLAB советуем каждый раз заводить отдельную папку. Это нужно, чтобы не запутаться в файлах проектов. Интерфейс программы интуитивно понятный, и трудностей с ним возникнуть не должно. Для отладки используются фирменные отладчики Pickit, ICD, REAL ICE, IC PROG. В них имеется возможность просмотра содержимого памяти, установки контрольных точек.

Память микроконтроллера

Микроконтроллеры AVR имеют три разновидности памяти: — FLASH — SRAM — EEPROM

FLASH-память — постоянное запоминающее устройство, она-же память программ. Предназначена для хранения кодов программ и констант SRAM-память — оперативное запоминающее устройство, она-же память данных. Предназначена для хранения данных, получаемых в процессе выполнения программы (при выключении питания — данные теряются) EEPROM-память — постоянное запоминающее устройство, она-же энергонезависимая память данных. Предназначена для хранения констант и данных, получаемых в процессе выполнения программы (при выключении питания — данные не теряются)

Измерения температуры контроллера

С помощью АЦП можно измерить температуру чипа с помощью интегрированного термодатчика. Выходное напряжение датчика имеет практически линейную зависимость от температуры. Ввиду невозможности полной идентичности процессов изготовления микросхем для разных устройств эти прямые будут иметь разный наклон и смещение.

Угловой коэффициент прямой и ее смещение определяются при производстве микросхемы и записываются в специальную область памяти данных – SIGROW.

Константа TEMPSENSE0 содержит угловой коэффициент, а TEMPSENSE1 – смещение.

Для измерения температуры необходимо задать следующие настройки АЦП:

  • опорное напряжение АЦП – 2,048 В;
  • мультиплексор MUXPOS настроен на датчик температуры;
  • разрядность преобразования – 12 бит;
  • выравнивание результата – правое;
  • режим преобразования – single-ended.

Температура в Кельвинах вычисляется по формуле 2:

$$T=\frac{(Offset-ADC\:Result)\times Slope}{4096},\qquad{\mathrm{(}}{2}{\mathrm{)}}$$

где:

  • Offset – значение константы TEMPSENSE1;
  • Slope – значение константы TEMPSENSE0.

Пример функции получения температуры представлен в листинге 8.

Листинг 8.

Создание прошивки для ядра 0

Прошивки для двух ядер можно писать и отлаживать независимо. Сначала напишем прошивку для ядра CPU0.

На данном этапе порядок создания и настройки проекта стандартный.

Создать новый проект для языка C: Project > Create New Project. Выбрать C / main. В названии проекта имеет смысл подчеркнуть, что он относится к ядру 0, поскольку для второго ядра будет создан другой проект. Я назвал проект CPU0.
Сохранить рабочее пространство: File > Save Workspace.
В свойствах проекта во вкладке General Options > Target указать микроконтроллер.
Здесь появляется первая особенность: из списка устройств нужно выбрать не только микроконтроллер, но и ядро, которое будет использоваться в данном проекте.
Во вкладке General Options > Library Configuration поставить галочку Use CMSIS.
В настройках компилятора (C/C++ Compiler > Preprocessor) указать путь до заголовочного файла с макроопределениями для используемого семейства микроконтроллеров: . Здесь же в поле Defined symbols прописать (нужно для того, чтобы подключились правильные заголовочные файлы).
Во вкладке Linker > Config поставить галочку Override default и указать путь до конфигурационного файла компоновщика из SDK (находится в папке ).
Во вкладке Debugger > Setup в качестве отладчика (Driver) установить CMSIS DAP

Проверить, что во вкладке Debugger > Download стоят галочки Verify Download и Use flash loader(s).
Добавить в проект файлы и (можно найти в папках и соответственно)
Важно обратить внимание, что для разных ядер эти файлы будут разными.

Добавить код для мигания светодиодом, подключенным к ножке .

Скомпилировать, запустить, проверить, что всё работает

Виды микроконтроллеров

На самом деле, в отличие от вспомогательных девайсов, у микроконтроллеров нет какой-то стандартизированной классификации, из-за чего их виды, зачастую, разделяют по следующим параметрам:

  1. Количеству аналоговых и цифровых пинов.
  2. Общему количеству пинов.
  3. Количеству ядер, которые присутствуют в МК.
  4. Скорости выполнения операций или герцовке.
  5. Объему оперативной и постоянной внутренней памяти.
  6. Размерам.

В зависимости от изменения тех или иных параметров, можно рассчитать подключение нагрузки к микроконтроллеру и подобрать устройство, идеально подходящее к вашему конкретному проекту, как по характеристикам, так и по функционалу.

Среда разработки

На сегодня нельзя найти универсальной среды для программирования МК. Это связано с его внутренней структурой и наличием технического обеспечения записи кода в память контроллера.

Вот несколько сред программирования:

  • FlowCode – универсальная графическая среда. Программируется с помощью построения логических структур блок-схем.
  • Algorithm Builder. Тоже графическая среда. Но написание кода проходит в 3–5 раз быстрее, чем в FlowCode. В ней совмещены графический редактор, компилятор, симулятор МК, внутрисхемный программатор.
  • В ней объединены Ассемблер и С/С++. Функционал среды позволяет самостоятельно прошивать МК.
  • Image Craft. Как и предыдущая поддерживает Ассемблер и С/С++ языки. В ее составе есть библиотека, позволяющая работать с отдельными устройствами МК.
  • Популярная среда для любителей. Имеет Си-подобный язык, но отличающийся от других. Он более понятен человеку. Поддерживает библиотеки, в составе которых есть драйвера для подключения некоторых платформ.

Среды бывают платные и бесплатные. Выбирая конкретную среду, нужно исходить из ее функционала, языка программирования, поддерживаемых интерфейсов и портов.

Только теорию нельзя практику

Из всех авторов материалов, которые я видел, только Константин Чижов (он же neiver, автор статьи Работа с портами ввода-вывода микроконтроллеров на Си++ на ресурсе easyelectronics.ru) поставил запятую после слова «нельзя». В его репозитории на github представлена библиотека «Mcucpp», которая реализует идеи метапрограммирования в микроконтроллерах. На мой взгляд, как это нередко бывает, у проекта есть ряд недостатков, главным из которых считаю невозможность использовать ее из коробки, что отталкивает потенциальных пользователей, особенно новичков (типа меня, который начал заниматься контроллерами в середине 2019, в виде хобби). Так как конкретных проектов и задач у меня нет, я решил начать собирать все наработки Константина, пытаться, насколько это возможно, адаптировать код под разные семейства, писать Doxy-документацию, примеры для добавленного кода, проверять его работоспособность. В результате медленно развивается проект Zhele, в котором я на основе библиотеки Чижова создаю полностью шаблонный фреймворк для контроллеров Stm32. Сразу отмечу, что автором файлов проекта, где изменений немного, пишу Константина Чижова.

На момент написания этой статьи большая часть возможностей контроллеров еще не покрыта библиотекой, однако уже есть и проверены тактирование, gpio, таймеры, интерфейсы i2c/spi/uart/one-wire, драйверы устройств, которые у меня есть.

Приветствую все замечания, предложения и пожелания. Сейчас копаю в сторону генерации custom-шаблонов для CubeIDE. Общение с людьми, связанными с разработкой устройств, показало, что при всех недостатках, куб им нравится, еще более актуально это для тех, кто только начинает погружаться в мир программирования микроконтроллеров, поэтому считаю возможность генерации проектов, использующих шаблоны, сразу в кубе, весьма полезной. Надеюсь осилить этот вопрос и это будет темой следующей статьи.

Выбор производителя

Список производителей полупроводниковых устройств, продающих микроконтроллеры, довольно длинный

Тем не менее, я настоятельно вам рекомендую начать с производителя, который уделяет большое внимание своей линейке микроконтроллеров. Это обеспечит вам доступ к множеству полезных ресурсов по разработке – примечания к применению, примеры кода, качественная интегрированная среда разработки (IDE), удобные инструменты программирования, и так далее

Simplicity Studio, бесплатная IDE от Silicon Labs, предоставляет вам одну среду разработки, которая поддерживает множество различных микроконтроллеров.

Кроме того, производители, которые имеют более обширную линейку продукции микроконтроллеров, позволяют более легко подбирать компоненты в соответствии с требованиями под каждое приложение, поскольку вы можете выбрать новую модель без резких изменений, вызванных переходом от одного производителя к другому. Этот переход может быть напряженным и трудоемким, когда вам нужно будет изучить новую IDE, новые конфигурации регистров, новые методы программирования, новую структуру документации, и так далее. И я всё еще по возможности избегаю этих неудобств.

Как видно по этому руководству по выбору от STMicro, вы можете ограничить себя микроконтроллерами, продаваемыми одним производителем, и при этом охватывать широкий спектр приложений.

Если ваш опыт разработки на микроконтроллерах всё еще довольно ограничен, я рекомендую выбрать одного из следующих производителей: Texas Instruments, STMicroelectronics, Silicon Labs или Microchip. (Atmel также определенно должен быть включен в этот список, но он был приобретен Microchip в 2016 году.)

Таблица: основное различия между микроконтроллерами AVR, ARM, 8051 и PIC

8051 PIC AVR ARM
Разрядность 8 бит 8/16/32 бит 8/32 бит 32 бит, иногда 64 бит
Интерфейсы UART, USART,SPI,I2C PIC, UART, USART, LIN, CAN, Ethernet, SPI, I2S UART, USART, SPI, I2C, иногда CAN, USB, Ethernet UART, USART, LIN, I2C, SPI, CAN, USB, Ethernet, I2S, DSP, SAI, IrDA
Скорость 12 тактов на инструкцию 4 такта на инструкцию 1 такт на инструкцию 1 такт на инструкцию
Память ROM, SRAM, FLASH SRAM, FLASH Flash, SRAM, EEPROM Flash, SDRAM, EEPROM
Шинная архитектура CLSC Частично RISC RISC RISC
Архитектура памяти Фон-неймановская Гарвардская Модифицированная Модифицированная гарвардская
Энергопотребление Среднее Низкое Низкое Низкое
Семейства Вариации 8051 PIC16,PIC17, PIC18, PIC24, PIC32 Tiny, Atmega, Xmega, спец. AVR ARMv4,5,6,7 …
Производители NXP, Atmel, Silicon Labs, Dallas, Cyprus, Infineon … Microchip Atmel (Microchip) Apple, Nvidia, Qualcomm, Samsung Electronics, TI …
Стоимость Низкая Средняя Средняя Низкая
Популярные микроконтроллеры AT89C51, P89v51 PIC18fXX8, PIC16f88X, PIC32MXX Atmega8, 16, 32; вариации для Arduino LPC2148, ARM Cortex-M0, ARM Cortex-M3, ARM Cortex-M7

digitrode.ru

Подключение

Через микроконтроллер можно подключить к локальной сети любой девайс. В качестве таковой можно рассмотреть Ethernet. Прежде всего, определимся с понятиями.

Ethernet – это набор стандартов IEEE 802.3, которые описывают разнообразные технологии локальных сетей: общий канальный уровень и набор технологий физического уровня, включающий в себя для передачи информации оптоволокно, витую пару, коаксиал с различными скоростями.

Понять, как работает локальная сеть, можно через модель OSI. Она включает в себя несколько уровней:

  1. Физический. Состоит из витой пары, драйверов и трансформаторов, по которым происходит передача данных.
  2. Канальный. Через него передаются Ethernet-фреймы между узлами локальной сети.
  3. Сетевой. По нему происходит передача пакетов. Они могут передаваться через несколько сетей, различающихся по технологиям физического и канального уровней.
  4. Транспортный. Связывает узлы между собой. Перед отправкой данных транспортный уровень представляет их в виде пакета сетевого уровня и передает другому узлу. Он может отправлять и группы пакетов одновременно. Если используется протокол с установкой соединения, то перед отправкой транспортный уровень устанавливает соединение, контролирует его качество, а только потом передает пакет данных.
  5. Прикладной. Решает прикладные задачи, те, ради которых создавался. С внешним миром он обменивается данными по стандартному или эксклюзивному протоколу.

Каждый из последующих уровней обслуживается предыдущим или нижележащим. Так образуются вертикальные межуровневые связи. Особенности обслуживания каждого уровня скрыты от остальных.

При взаимодействии двух сетей каждый из уровней одной сети контактирует с аналогичным уровнем другой. Так образуются горизонтальные связи.

,«Z

Power-line communication. Часть 2 — Основные блоки устройства

В первой части статьи мы кратко ознакомились с основными понятиями при передаче данных по линиям электропередач. Узнали, что такое “полезный сигнал”, как с его помощью можно кодировать передаваемую информацию. Но ни слова не было о том, как это устройство должно быть выполнено физически, как оно будет генерировать сигнал, и каким образом его вообще подключить к сети 220 В.

В этой и следующей частях опишем, какие основные блоки должны быть в простейшем устройстве передачи данных по PLC. Постепенно, как конструктор, будем добавлять в общую картину блок за блоком и разберемся для чего нужен каждый блок и как он работает.

Архитектура ядра микропроцессора

В отличие от прошлого пункта, здесь не удастся расписать общие сведенья об архитектуре ядра, ведь она различается в зависимости от каждой конкретной разновидности. Стандартная AVR архитектура считается предпочтительной, ведь в ней соединяются достоинства Гарвардской и Принстонской соответственно, поэтому задачи выполняются не только быстро, но и, что куда важнее, с высоким КПД. Эти параметры считаются взаимосвязанными, но не стоит искать прямую корреляцию между ними, они важны и по-отдельности.

Внутри Intel 8742 (8-разрядный микроконтроллер с процессором, работающим на частоте 12 МГц, 128 байт ОЗУ, 2048 байт EPROM и I / O в одном чипе)

Соответственно, большая часть команд для процессоров, если операнды не применяются 16-разрядным кодом, упаковываются по ячейкам в постоянной памяти программы. И добиться такого эффекта смогли благодаря тому, что расширили саму ячейку процессора, а не уменьшили общее количество операнд, доступных к выполнению, как это бывает.

Если же говорить в общем – любой микропроцессор является набором ядер, от их количества, зависит то, сколько потоков может обрабатываться за раз (операций одновременно). Само же ядро – это небольшой органический или неорганический кристалл.

Микроконтроллеры для начинающих

Если вы собираетесь программировать микроконтроллеры, такие как Ардуино, например, а также собирать устройства, которые предусматривают их наличие в схеме, необходимо учитывать некоторые правила и рекомендации:

  • Перед решением любых задач следует делить их на более мелкие, вплоть до базовых действий.
  • Не следует пользоваться кодогенераторами и прочими «упрощающими» материалами, хотя бы на начальных этапах.
  • Рекомендуется изучить язык С и Ассемблер — это упростит понимание принципа работы микроконтроллеров и программ.

Для того, чтобы новичок мог заниматься микроконтроллерами, рекомендуется изучать базовые материалы. К таким материалам можно отнести следующие книги:

  • «Применение микроконтроллеров AVR: схемы, программы и алгоритмы» Баранов В.Н., 2006 год,
  • «Микроконтроллеры AVR: вводный курс», Дж. Мортон, 2008 год,
  • «Программирование микроконтроллеров ATMEL на языке С» Прокопенко В.С, 2012 год.

Данные книги являются практическим руководством, в котором затрагиваются аспекты и основы цифровой логики, а также рассматриваются примеры программ для микроконтроллеров, написанных на языке С с различными имитаторами схем, компиляторами и средами.

Последовательные порты

Последовательный периферийный интерфейс SPIИмеется во всех моделях МК
Мы его в большинстве случаях применяем для программирования МК.
Кроме программирования МК, интерфейс SPI позволяет:
– обмениваться данными между МК и внешними устройствами
– обмениваться данными нескольким МК между собой

Универсальный приемопередатчик UARTИмеют все модели МК, но разных типов:– USART– UART
Предназначены для обмена данными по последовательному каналу по двухпроводным линиям связи. Прием и передача могут вестись одновременно.

Последовательный двухпроводный интерфейс TWI (I2C)Встречается только в серии Mega.
Предназначен для обмена данными по двухпроводной линии. Всего к такой линии можно подключить до 128 устройств.
TWI является полным аналогом интерфейса I2C.

Общее устройство микроконтроллеров AVRОбщее устройство микроконтроллеров AVR семейства megaAVR и tinyAVR
Published by: Мир контроллеров

Date Published: 05/03/2015

Отладочная плата FastAVR

Рейтинг:   / 5

Подробности
Категория: Для микроконтролеров
Опубликовано: 01.04.2017 19:29
Просмотров: 1757

С. Борисов, г. Узловая Тульской обл. Эта плата предназначена для тех, кто начинает осваивать программирование и отладку конструкций на микроконтроллерах семейства AVR. Автор проанализировал около десятка подобных плат и нашел разумный компромисс между излишней усложненностью одних и слишком примитивными возможностями других. В основу конструкции легли разработки и руководства по применению отладочных плат фирмы Mikroelektronika . Выпускаемые этой фирмой платы EasyAVR (да и не только) привлекают начинающих осваивать микроконтроллерную технику качеством изготовления и разнообразием установленных на них компонентов.

Виды, достоинства, недостатки

Измерительный инструмент вошел в нашу обыденную жизнь уже очень давно и стала неизменным атрибутом повседневной жизни. Если нужно снять какой-то несложный замер, руки сами тянутся к этому простому устройству.

 Есть несколько видов такого инструмента:

  • Рулетка со стальной, покрытой краской лентой;
  • Из нержавеющей стали с вытравленными делениями;
  • С фиберглассовой  лентой и кордом;
  • Крашеная стальная рулетка;
  • Крашеная стальная рулетка с покрытием полиамидами.

Наиболее качественными считаются рулетки из нержавеющей стали, которые можно посмотереть (http://instrumentdp.com//ruletki) с полиамидным покрытием, так как оно защищает сталь от коррозии и воздействия многих негативных факторов окружающей среды. Стоит также отметить, что такой инструмент не являются проводниками, что позволяет использовать их для снятия замеров токопроводящих материалов.

Основными критериями при покупке измерительной рулетки являются:

Точность. Она определяется отклонением показаний от эталона. Небольшая погрешность (на участке 1 м – не более 0,5 мм) может быть.
Жесткость полотна

Важное качество при работе, особенно, если вы работаете в одиночку.

Профессиональная измерительная рулетка – необходимость в наборе инструментов любого мужчины. Но, если вдруг она сломалась, и металлическая лента перестала скручиваться в спираль самостоятельно, не спешите выбрасывать ее.

Починить такой прибор очень просто, буквально за несколько минут! Необходимо аккуратно разобрать устройство. Боковые стороны обычно фиксируются двумя или четырьмя винтиками. Затем нужно снять крышку с одной сторону рулетки. Внутри инструмента, в самой середине вы сможете увидеть спираль из металла, которая, скорее всего, будет сорвана. Ее необходимо зафиксировать и перекрутить. Вытяните измерительную ленту полностью и снимите ее. Затем снимите ее. Теперь нужно помочь спирали принять правильное положение, оно должно быть ровным и не иметь перепадов. Перекрутите спираль. После чего присоедините ленту измерительной рулетки обратно и вращайте, собирая ленту в клубок. Когда вся лента будет намотана, соберите рулетку и привинтите боковую крышку на место. Все очень просто! Купить профессиональную рулетку очень просто, но отремонтировать ее тоже не составит труда

Микроконтроллеры ARM

Микроконтроллеры с ядром ARM также являются одним из семейств процессоров на базе архитектуры RISC, разработанным компанией Advanced RISC Machines (ARM).

Микроконтроллеры ARM основаны на 32-битных и 64-битных многоядерных процессорах RISC. Процессоры RISC предназначены для выполнения меньшего количества инструкций, чтобы они могли работать с большей скоростью, выполняя дополнительные миллионы инструкций в секунду (MIPS). Устраняя ненужные инструкции и оптимизируя обработку информации, RISC-процессоры обеспечивают большую производительность по сравнению с большинством рассмотренных выше микроконтроллеров.

Процессоры ARM широко используются в потребительских электронных устройствах, таких как смартфоны, планшеты, мультимедийные проигрыватели и другие мобильные устройства. Из-за сокращенного набора команд им требуется меньше транзисторов, что позволяет уменьшить размер матрицы интегральной схемы. Процессоры ARM с меньшими размерами уменьшают сложность проектирования и сокращают энергопотребление, что делает их пригодными для более миниатюрных устройств.

Выводы про микроконтроллеры

Микроконтроллеры — весьма перспективная штука, так как на ее основе можно создавать разнообразные гаджеты и примочки для вашего проекта, которые выведут его на качественно новый уровень, как по внешнему виду, так и по функционалу. Причем особый плюс заключается в том, что именно с помощью микроконтроллеров можно реализовать различные сложные кастомные гаджеты, которых попросту нет в продаже, что позволит сделать ваш проект действительно уникальным.

Из плюсов микроконтроллеров я бы выделил:

  • широкий спектр применения
  • минимум материальной базы для изготовления устройств
  • нет трудностей с приобретением

Ну, куда без минусов:

  • для начала нужно иметь программатор
  • придётся выучить Си или ассемблер, хотя бы на самом базовом уровне

На мой взгляд, плюсы в данном случае однозначно перевешивают минусы. Если вы заинтересовались микроконтроллерами, то не пугайтесь трудностей, в лице изучения языка программирования Си для микроконтроллеров. Лично я его не знаю , но это не мешает мне создавать интересные гаджеты. Тем более, в интернете полно литературы по изучению этого языка. Спасибо всем, кто дочитал статью до этих строк.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий