دانلود مقاله مقدمه ای بر AVR

دانلود مقاله مقدمه ای بر AVR

مقدمه ای بر AVR
تکنولوزی AVR برای اولین بار در سال ۱۹۹۷ توسط شرکت Atmel ارائه شد و بعد از آن جزء تولیدات محبوب این شرکت قرار گرفت.مزیت اصلی این تکنولوژی داشتن هسته RISC همراه با تعداد زیادی ثبات کاری یا Working Register است.این ثباتها به ALU مرتبط هستند و توسط آنها می توان تعداد زیادی ریز دستورالعمل را در مدت زمان یک پالس ساعت اجرا کرد به عبارتی دیگر اجرای هر دستورالعمل یک پالس ساعت لازم دارد در حالیکه اجرای این ریز دستورالعملها در میکروکنترلرهای دیگر در تعداد زیادتری از پالس ساعت اجرا می شوند بنابراین AVR ها می توانند بسیار سریعتر عمل کنند و همچنین کدهای با حجم بالایی را اجرا کنند.به عنوان مثال کارایی یک AVR که با سرعت۴MHz کار می کند با کارایی میکروی PIC با سرعت ۱۶MHz و همچنین میکروی ۸۰۵۱ با سرعت ۴۸MHz برابر است!

معماری AVR
ثباتهای AVR
میکروکنترلرهای ۸ بیتی AVR 32 ثبات ۸ بیتی همه منظوره دارند یعنی r0 تا r31 .
سه ثبات آدرس شانزده بیتی با نام مستعار X و Y و Z که هر کدام از این سه ثبات دو ثبات از همان ۳۲ ثبات ۸ بیتی هستند یعنی X(r27:r26), Y(r29:r28), Z(r31:r30)) .
یک ثبات ۱۶ بیتی به منظور اشاره گر پشته که در آدرسهای ورودی/خروجی:
۰x3e(SPH) و ۰x3d(SPL) قرارگرفته اند.همچنین این آدرسها در حافظه داده با آدرسهای ۰x5e و ۰x5d هستند
یک ثبات ۸بیتی به منظور سنجش وضعیت یا همان ثبات پرچم با نام SREG .

ITHSVNZC

I : فعال ساز و غیرفعال ساز عمومی وقفه SREG7 یا Global Interrupt Enable/Disable Flag
T: بیت انتقالی مورد استفاده دستورالعملهای BLD وBST با نام SREG6
H: Half Carry Flag, SREG5
S : بیت علامت یا Signed tests Instruction Set, SREG4
V : سرریزنما برای مکمل دو یا Two’s Complement Overflow Indicator, SREG3
N : بیت منفی یا Negative Flag, SREG2
Z : بیت صفر یا Zero Flag, SREG1
C : Carry Flag, SREG0

حافظه داده و ثباتهای AVR
۳۲ آدرس اول حافظه یعنی (۰x0000 تا ۰x001f ) متعلق به ثباتهای r0 تا r31 هستند.البته در برخی MCU (MicroController Unit) ها برای ثباتها از فضای حافظه ی داده استفاده می شود.
آدرسهای ( ۰x0020 تا ۰x005f ) از حافظه ی داده در دسترس آدرسهای ورودی/خروجی (۰x00 تا ۰x3f ) است.
از آدرس ۰x0060 حافظه ی داده به بعد فقط شامل حافظه استاتیک است یعنی SRAM .

آشنایی با AVR
میکروکنترلرها به عنوان یک ابزارقدرتمند نزد مهندسان برق وکامپیوتر شناخته شده اند با توجه به کاربرد روز افزون میکروکنترلرها در صنعت , شرکت های سازنده زیادی اقدام به تولید آنها می نمایند .
میکروکنترلرهای AVR ساخت شرکت ATMEL از جمله معروف ترین و پرکاربردترین میکروکنترلرهای موجود در بازار ایران می باشند.تنوع این میکرکنترلرها به مهندس طراح این امکان را می دهد که برای هر مقاله از میکرکنترلر بهینه آن استفاده کند . به دلیل مقبولیت این میکروکنترلرها شرکت های زیادی اقدام به نوشتن نرم افزارهایی نموده اند که امکان برنامه نویسی با زبان های سطح بالا را برای کاربر فراهم می کنند .
میکرو کنترلرهای AVR به دسته های TINY و AT90S و ATMEGA تقسیم می شوند . از این میان میکروکنترلرهای نوع سوم قدرتمندتر و پرکاربردتر هستند.با توجه به اینکه نوشتن برنامه به زبان اسمبلی بسیار زمان بر و دشوار است, زبانهای سطح بالا در این زمینه کمک بسیار زیادی کرده اند .
زبان برنامه نویسی BASIC و C بیشترین استفاده در برنامه نویسی میکروها دارند. ولی در اکثر کاربردها کدهای بیشتری را نسبت به زبان برنامه نویسی اسمبلی تولید می کنند. ATMEL ایجاد تحولی در معماری , جهت کاهش کد به مقدار مینیمم درک کرد که نتیجه این تحول میکروکنترلرهای AVR هستند که علاوه بر کاهش و بهینه سازی مقدار کدها به طور واقع عملیات را تنها در کلاک سیکل توسط معماری RISC انجام می دهد .هدف ATMEL طراحی معماری بود که هم برای زبان اسمبلی وهم زبانهای HLL مفید باشد .
AVR ها به عنوان میکروهای RISC با دستورات فراوان طراحی شده اند که باعث می شود حجم کد تولید شده کم و سرعت بالا تری به دست آید .

میکروکنترلرها :
۱-۰) تفاوت میکروکنترلر و میکروپروسسور :
میکروپرسسورها بر خلاف میکرو کنترلرها فاقد RAM و ROM و پورتهای I/O در درون خود تراشه هستند بنابراین برای اینکه بتوان سیستمی مبتنی بر میکروپرسسور را طراحی کنیم باید RAM و ROM و پورتهای I/O و تایمرها به آن اضافه شود. با توجه به اینکه طراح می تواند روی مقدار RAM و ROM و پورتهای I/O اعمال نظر نماید , این سیستم ها انعطاف پذیری بشتری دارند. وبه آنها سیستمهای چند منظوره می گویند.
میکروکنترلرها شامل یک CPU به همراه مقدار ثابتی از RAM , ROM , پورتهای I/O وتایمر هستند که همگی این اجزا در یک تراشه جای داده شده اند و طراح سیستم نمی تواند یک حافظه , I/O یا تایمر را بدون گسترش لازم از بیرون اضافه کند بنابراین میکروکنترلرها انعطاف پذیری میکروپرسسورها را ندارند .

۱-۱) کاربرد میکروکنترلرها :
با توجه به آنچه که گفته شد میکروکنترلرها برای کاربردهایی که در آنها مشکل قیمت و حجم سیستم وجود دارد , مناسب است زیرا اضافه کردن حافظه , پورت I/O تایمرها و مدار واسط لازم به میکرپرسسور سبب افزایش قیمت وحجم سیستم می گردد. اما در میکروکنترلر این مشکل وجود ندارد. میکروکنترلرها به طور گستردهای در تولید سیستمهای تک منظوره به کار می روند. منظور از سیستم تک منظوره سیستمی است که از میکروکنترلر یا میکرپروسسور فقط برای یک کار استفاده می کند.مانند پردازنده درون یک موس که تنها به منظور یافتن مکان اشاره گر موس و ارسال آن به PC برنامه ریزی شده است. این سیستم ها در مقابل سیستمهای چند منظوره قرار می گیرند. که نمونه بارز آن یک PC است که می تواند برای کاربردهای متعدد و گوناگونی همچون واژه پردازی , بازی های ویدئویی , سرویس شبکه و … مورد استفاده قرار گیرد. این توانایی PC در اجرای کارهای گوناگون به دلیل وجود سیستم عاملی است که نرم افزار کاربردی را در RAM بار می کند تا PC بتواند آن را اجرا کند. اما در یک سیستم تک منظوره تنها یک نرم افزار کاربردی موجود است که معمولا درROM نوشته می شود. چند نمونه از وسایلی که در ساخت آنها از میکروکنترلرها استفاده شده است , عبارت اند از : کنترل از راه دور تلویزیون , تلفن , دوربین فیلمبرداری , فاکس , چاپگر , دستگاه فتوکپی ,سیستم های حفاظتی , دزد گیر و سیستم های کنترل صنعتی.
به طور کلی می توان کاربرد میکروکنترلرها را در طراحی مدارهای کنترل و اتوما سیون خلاصه کرد