Charakterystyka mikrokontrolerów. Przygotowali: Łukasz Glapiński, Mateusz Kocur, Adam Kokot,

Transkrypt

1 Charakterystyka mikrokontrolerów Przygotowali: Łukasz Glapiński, Mateusz Kocur, Adam Kokot,

2 Plan prezentacji Co to jest mikrokontroler? Historia Budowa mikrokontrolera Wykorzystywane pamięci Zastosowane architektury i technologie Peryferia Programowanie mikrokontrolerów 2

3 Podstawowe informacje Czym jest i do czego służy mikrokontroler o system mikroprocesorowy o pojedynczy układ scalony o kontrola systemów elektronicznych Konstrukcja, rozwiązania, projekty o mikroprocesor o pamięć o układy wejścia/wyjścia o źródła sygnału zegarowego 3

4 Historia mikrokontrolerów Pierwszy mikrokontroler o Texas Instruments TMS 1000 rok produkcji 1974 taktowanie 300kHz 4-bitowa architektura brak przerwań Rozwój na przestrzeni lat o doskonalsze mikroprocesory o nowe peryferia o nowe możliwości układów o SoC, MSoC 4

5 Budowa mikrokontrolera 5 ATmega644

6 Stosowane pamięci Wykorzystywane rodzaje pamięci: o Flash - nieulotna, zawartość: program o EEPROM - nieulotna, zawartość: konfiguracja urządzenia o SRAM - ulotna: zmienne programu o FRAM- nieulotna 6

7 Architektury von Neumanna Harwardzka 7

8 Architektury CISC o złożone rozkazy o szeroka gama trybów adresowania o bezpośrednie operacje na pamięci o skomplikowany dekoder rozkazów RISC o zredukowana liczba rozkazów o redukcja trybów adresowania o ograniczenie komunikacji pomiędzy pamięcią, a procesorem. (load, store) o zwiększenie liczby rejestrów o prostszy dekoder rozkazów 8

9 Rodziny mikrokontrolerów 9 Najpopularniejsze rodziny mikrokontrolerów: o Atmel o AVR (8b), AVR32 (32b), AT91 (32b) o STMicroelectronics o STM8 (8b), STM32 (32b) o NXP Semiconductors o LPC1000, LPC2000, LPC3000, LPC4000 (32b), LPC900, LPC700 (8b) o Microchip PIC o 8-bit PIC16, PIC18, 16-bit dspic33/pic24 o Motorola o 68k (16/32b) o Texas Instruments o MSP430 (16b), Stellaris (32b), OMAP (32b)

10 Przerwania Obsługa przerwań 10

11 Peryferia cz. 1 UART/USART o szeregowa forma transmisji danych o po konwersji poziomów logicznych: RS-232, RS-422 lub RS-485 o praca a/synchroniczna 11 I 2 C (TWI) o szeregowa dwukierunkowa magistrala danych, linie SDA, SCI (pull-up) o Węzły master/slave w dowolnych ilościach, przestrzeń adresowa 7bit o 110 kbit/s, 10kbit/s, 400 kbit/s, 1 Mbit/s, 3.4 Mbit

12 Peryferia cz.2 12 SPI (Serial Peripheral Interface) o szeregowa transmisja full-duplex pomiędzy masterem i slave'ami o cztery linie sygnałowe: CLK, MOSI/SIMO, MISO/SOMI, SS o zastosowania: pamięci, przetworniki ADC/DAC, układy interfejsowe DAC/ADC o rozdzielczość 10 bitów o niskie prędkości konwersji 15ksps Timer/Counter 8/16 bit o tryb normalny (zliczanie impulsów w górę) o tryb PWM o licznik impulsów z zewnętrznego pinu

13 Programowanie pamięci Programowanie pamięci programu: o szeregowo w systemie (ISP przez SPI) o równlegle poza układem o Bootloader zwykle przez port szeregowy o JTAG - programowanie i debugowanie, początkowo służył do testowania poprawności montażu układów scalonych Zabezpieczenie i konfiguracja: o Lock bity - zabezpieczenie przed nieuprawnionym odczytem pamięci Flash/EEPROM o Fuse bity - konfiguracja układu, źródła sygnału zegarowego, watchdoga itp. 13

14 Tworzenie oprogramowania Zazwyczaj brak systemu operacyjnego Programista uzyskuje bezpośredni dostęp do rejestrów Konieczna kontrola zależności czasowych Ograniczona wydajność Cooperative multitasking Systemy operacyjne dla mikrokontrolerów: o uclinux o freertos/safertos o ecos o uc/os-ii o Nut/OS 14

15 Bibliografia MCU-based-system-s-serial-UART-in-software Jarosław Doliński, Mikrokontrolery AVR w praktyce 15

16 Charakterystyka mikrokontrolerów Przygotowali: Łukasz Glapiński, Mateusz Kocur, Adam Kokot,