Część 1. Informacje podstawowe

Wstęp  8

1.         Trochę historii  9

2.         Charakterystyka mikrokontrolerów AVR        11

3.         Rodzina AVR - podstawy        13

3.1.    Funkcje wyprowadzeń   16

Część 2. Budowa i działanie mikrokontrolerów AVR

4.         Architektura mikrokontrolerów AVR   20

4.1.      Generator taktujący     23

4.2.      Rejestry ogólnego przeznaczenia          24

4.3.      Jednostka arytmetyczno-logiczna (ALU)          26

4.4.      Pamięć programu         26

4.5.      Nieulotna pamięć danych EEPROM    26

4.6.      Pamięć danych SRAM 27

4.7.      Tryby adresowania pamięci danych i pamięci programu           28

4.7.1.   Tryb bezpośredniego adresowania rejestrów wykorzystujący pojedynczy rejestr         28

4.7.2.   Tryb bezpośredniego adresowania rejestrów wykorzystujący dwa rejestry      29

4.7.3.   Tryb bezpośredniego adresowania obszaru wejścia/wyjścia     30

4.7.4.   Tryb bezpośredniego adresowania pamięci danych      30

4.7.5.   Tryb pośredniego adresowania danych z przemieszczeniem     31

4.7.6.   Tryb adresowania pośredniego            32

4.7.7.   Tryb adresowania pośredniego danych z predekrementacją.... 32

4.7.8.   Tryb adresowania pośredniego danych z postinkrementacją     33

4.7.9.   Tryb adresowania stałych z użyciem rozkazu LPM       34

4.7.10. Tryb adresowania pośredniego pamięci programu  (IJMP, ICALL)     34

4.7.11. Tryb adresowania względnego pamięci programu (RJMP i RCALL)   35

4.8.      Przebiegi czasowe podczas dostępu do pamięci i wykonywania rozkazów       36

4.9.      Przestrzeń we/wy         38

4.9.1.      Funkcje bitów w rejestrach funkcyjnych       40

4.10.    Zerowanie i wektory przerwań 42

4.10.1. Źródła sygnału zerującego        44

4.10.2. Uchwyty przerwań       47

4.10.3. Przerwania zewnętrzne 53

4.10.4. Czas odpowiedzi na zgłoszenie przerwania       54

4.11. Tryby oszczędzania energii           56

4.11.1. Tryb Idle           57

4.11.2. Tryb Power-Down       57

5.         Timery/liczniki  59

5.1.      8-bitowy Timer/Licznik0           60

5.2.      16-bitowy Timer/Licznik1         62

5.3.      Timer/Licznik1 w trybie PWM              71

6.         Watchdog         75

7.         Pamięć danych EEPROM         79

7.1.      Zapis i odczyt pamięci  79

7.2.      Zapewnienie prawidłowych warunków pracy pamięci EEPROM          84

8.         Układ transmisji szeregowej (UART)    85

8.1.      Budowa i działanie nadajnika UART     86

8.2.      Budowa i działanie odbiornika UART  87

8.3.      Sterowanie transmisją  90

8.4.      Generator podstawy czasu transmisji (Baud Rate Generator)    93

9.         Komparator analogowy            96

10.       Porty wejścia-wyjścia (I/O)      99

10.1.    Budowa portu B           99

10.1.1. Port B jako cyfrowy port we/wy ogólnego przeznaczenia .... 101

10.1.2. Funkcje alternatywne portu B  102

10.1.3. Budowa linii portu B     103

10.2.    Budowa portu D           106

10.2.1. Port D jako cyfrowy port we/wy ogólnego przeznaczenia .... 108

10.2.2. Funkcje alternatywne portu D  108

10.2.3. Budowa linii portu D     110

11.       Pamięci nieulotne w mikrokontrolerach AVR    113

11.1.    Bity zabezpieczające pamięć programu i danych           114

11.2.    Bity konfiguracyjne       115

11.3.    Sygnatury          116

11.4.    Programowanie pamięci Flash i EEPROM        116

11.4.1. Programowanie równoległe       116

11.4.2. Programowanie szeregowe       123

Część 3. Lista rozkazów

12.       Zestawienie rozkazów mikrokontrolera AT90S2313    128

12.1. Opis działania rozkazów              136

Część 4. Narzędzia i projekty przykładowe

13.       Narzędzia projektowe  278

13.1.    AVR Assembler for Windows              279

13.2.    Kompilator języka C - AVR-GCC wersja 3.2             283

13.2.1.   Instalacja kompilatora             284

13.3.    AVR Studio wersja 3.56          284

13.3.1. Przygotowanie programów pisanych w asemblerze do symulacji w AVR Studio 3.56  285

13.3.2. Integracja programu AVR Studio 3.56 z kompilatorem AVR-GCC      287

13.3.3. Symulacja programów w AVR Studio V. 3.56             290

13.4.    Symulator Visual Micro Lab 3.56         295

13.5.    Programowanie pamięci programu w systemie (ISP)     300

13.5.1.   Programator ZL2PRG            300

14.   Przykładowe aplikacje      303

14.1.    Zestaw uruchomieniowy ZL1AVR        304

14.1.1. Zasilanie zestawu          307

14.1.2. Taktowanie i zerowanie mikrokontrolera           307

14.1.3. Wykorzystywanie portów mikrokontrolera       308

14.1.4. Klawiatura        309

14.1.5. Interfejs RS232            310

14.1.6. Diody LED       310

14.1.7. Wyświetlacz alfanumeryczny LCD        311

14.1.8. Interfejsy I2C i 1-Wire             311

14.1.9. Przetwornik analogowo-cyfrowy          312

14.1.10.           Programowanie mikrokontrolera w systemie (ISP)        315

14.2.    Ćwiczenia praktyczne  317

14.2.1. Ćwiczenie 1      317

Sterowanie portami mikrokontrolera w trybie wyjściowym -efekt węża świetlnego i biegnącego punktu na linijce diod LED

14.2.2. Ćwiczenie 2      320

Wykorzystanie timera do odmierzania czasu w trybie odpytywania (generator przebiegu prostokątnego o częstotliwości 1 kHz)

14.2.3. Ćwiczenie 3      323

Sterowanie portami mikrokontrolera w trybie wejściowym, wykorzystanie timera do odmierzania czasu z wykorzystaniem przerwań - obsługa przycisków dołączonych do portów mikrokontrolera

14.2.4. Ćwiczenie 4      328

„Hello World!”, czyli sterowanie wyświetlaczem alfanumerycznym LCD 16×2 i 16×1. Obsługa pojedynczego przycisku

14.2.5. Ćwiczenie 5      343

„Łapanie muchy”, czyli obsługa klawiatury matrycowej

z wykorzystaniem przerwań timera, obsługa wyświetlacza alfanumerycznego LCD 16×2

14.2.6. Ćwiczenie 6      351

6-bitowy, binarny wskaźnik napięcia. Zastosowanie komparatora analogowego do budowy przetwornika analogowo-cyfrowe-go. Wyzwalanie funkcji przechwytywania Timera1 za pomocą komparatora. Przerwanie od przechwytywania Timera1. Obsługa wewnętrznej pamięci EEPROM

14.2.7. Ćwiczenie 7      357

Regulacja obrotów silnika DC. Wykorzystanie Timera1 jako modulatora PWM. Obsługa pojedynczych klawiszy

14.2.8. Ćwiczenie 8      363

Sterowanie obrotami silnika DC z komputera PC. Wykorzystanie Timera1 jako modulatora PWM. Wykorzystanie UART-a mikrokontrolera do prowadzenia transmisji szeregowej pomiędzy płytką ZL1AVR a komputerem PC

14.2.9. Ćwiczenie 9      374

Obsługa interfejsu 1-Wire. Odczyt pastylki identyfikacyjnej Dallasa - DS1990A. Obsługa wyświetlacza LCD 16×2

14.2.10.           Ćwiczenie 10    388

Obsługa interfejsu I2C. Obsługa przerwania zewnętrznego. Wykorzystanie układu PCF8583 (RTC - Real Time Clock) do budowy zegara 24-godzinnego. Obsługa wyświetlacza LCD 16×2

14.2.11.           Ćwiczenie 11    408

Podłączenie mikrokontrolera AVR do komputera PC przez port USB. Obsługa nadajnika i odbiornika UART z wykorzystaniem systemu przerwań. Obsługa wyświetlacza LCD 16×2

Dodatki

Dodatek A. Podstawowe parametry mikrokontrolerów z rodziny AVR            420

Dodatek B. Zestawienie rejestrów mikrokontrolera AT90S2313          422

Dodatek C. Wybrane charakterystyki elektryczne i czasowe mikrokontrolera AT90S2313      424

Dodatek D

D.1. Dopuszczalne parametry elektryczne mikrokontrolera AT90S2313          428

D.2. Parametry czasowe zewnętrznego sygnału zegarowego     430

Dodatek E. Wyprowadzenia typowych wyświetlaczy LCD i VFD z interfejsem równoległym  431

Dodatek F. Instalacja sterowników dla układu FT8U232BM w systemie operacyjnym Windows        432

Dodatek G

G.1. Płytka drukowana zestawu ZL1AVR        439

G.2. Płytka drukowana programatora ZL2PRG            442

Dodatek H. Wybrane adresy internetowe związane z mikrokontrolerami AVR             443

Dodatek I

1.1.      Tablica kodów ASCII              445

1.2.      Znaki zawarte w generatorze znaków sterownika HD44870     447

Skorowidz        449