Контрольная по ТОЭ. Заказ_202275. 1. Общая характеристика и описание компонентов 4 Микропроцессорный модуль 4

• Название: 1. Общая характеристика и описание компонентов 4 Микропроцессорный модуль 4
• Анкор: Контрольная по ТОЭ
• Дата: 06.06.2022
• Размер: 0.67 Mb.
• Имя файла: Заказ_202275.docx
• Тип: Реферат; #571737
• страница: 1 из 3

Передача данных в USART

Содержание

Введение 3

1. Общая характеристика и описание компонентов 4

1.1. Микропроцессорный модуль 4

1.2. Flash память 6

2. Характеристика и принцип работы USART 13

3. Разработка схемы соединения компонентов 16

4. Разработка алгоритма и управляющей программы 16

Заключение 20

Библиографический список 21

Приложение 1. Схема соединения компонентов 22

Приложение 2. Листинг программы 23

Введение

В последнее время значительно возросло применение цифровых устройств, которые по сравнению с аналоговыми занимают более высокое место.

Разработка конкурентоспособных электронных цифровых устройств на сегодняшний день немыслимо без применения управляющих систем, созданных на базе микроконтроллер, которые придают им интеллектуальные свойства.

В настоящее время ряд фирм, в частности Intel, Siemens, Philips, Atmel, AMD, Microchip и многие другие, производят широкий асортимент цифровой техники, и электронных компонентов. К числу этих компонентов относятся микропроцессоры, цифро-аналоговые (ЦАП) и аналого-цифровые преобразователи (АЦП), микросхемы памяти и другие устройства.

Для практической реализации многих задач часто нецелесообразно применение универсальных микропроцессоров в связи с их высокой стоимостью, поэтому для таких целей могут применяться RISC-микропроцессоры, называемые микроконтроллерами.

Микроконтроллеры – это те же микропроцессоры, но с более узкой направленностью, т.е. предназначенные для решения определенного круга задач, следовательно, имеющие и невысокую цену.

Современные микроконтроллеры имеют расширенную архитектуру, высокое быстродействие, возможность изменения функциональности за счет изменения заложенной программы.

Микроконтроллеры часто используют для разработки устройств безопасности, реализации дистанционного управления различными объектами, разработки видеоигр, а также в бытовой технике, приборах автоматики, автомобильной электронике, промышленном оборудовании, приборах для медицинских целей и т.д.

При реализации практических задач в ряде случаев к микроконтроллерам выдвигаются требования в отношении производительности, уровней потребляемой мощности и электромагнитного излучения. В связи с этим разработка цифровых устройств с применением микроконтроллеров является важной задачей современной электронной техники.

Целью выполнения данной курсовой работы – является разработка устройства, выполняющего запись и считывание информации на базе микропроцессорного модуля ATmega16 и микросхемы FLASH памяти AT25F2048, с использованием интерфейса USART.

1. Общая характеристика и описание компонентов

1.1. Микропроцессорный модуль
Краткое описание микроконтроллера AVRATmega16 [1]
Таблица 1.1 – Основные характеристики AVR ATmega16

Разрядность	8 бит
Тактовая частота	16 МГц
Память	Flash 16 КБ; SRAM 1,25 кБ; EEPROM 512 байт
PWM каналы	4 канала 8-битных
Программируемые I/O контакты	26 шт
Оперативное напряжение	2.7 - 5.5 В
Количество выводов	44 шт
JTAG, USART, USB, SPI, Умножитель	Есть

Технические характеристики

• 
  FLASH-память программ объемом 16 Кбайт (число циклов
  

стирания/записи не менее 10 000);

• 
  оперативная память (статическое ОЗУ) объемом 1 Кбайт;
  
• 
  память данных на основе ЭСППЗУ (EEPROM) объемом 256 байт (число циклов стирания/записи не менее 100 000);
  
• 
  возможность защиты от чтения и модификации памяти программ и данных;
  
• 
  возможность программирования непосредственно в системе через последовательные интерфейсы SPI и JTAG;
  
• 
  возможность самопрограммирования;
  
• 
  разнообразные способы синхронизации: встроенный RCгенератор с внутренней или внешней времязадающей RС-цепочкой, встроенный генератор с внешним кварцевым или пьезокерамическим резонатором, внешний сигнал синхронизации;
  
• 
  наличие нескольких режимов пониженного энергопотребления;
  
• 
  наличие детектора пониженного напряжения питания (Brown-Out Detector—BOD);
  
• 
  полностью статическая архитектура, минимальная тактовая частота равна нулю;
  
• 
  арифметико-логическое устройство (АЛУ) подключено непосредственно к регистрам общего назначения (32 регистра);
  
• 
  большинство команд выполняются за один период тактового сигнала;
  
• 
  векторная система прерываний, поддержка очереди прерываний;
  
• 
  наличие аппаратного умножителя.
  
• 
  программное конфигурирование и выбор портов ввода/вывода;
  
• 
  выводы могут быть запрограммированы как входные или как выходные независимо друг от друга;
  
• 
  входные буферы с триггером Шмитта на всех выводах;
  
• 
  на всех входах имеются индивидуально отключаемые внутренние подтягивающие резисторы сопротивлением 20-50 кОм.
  

Периферийные устройства

• 
  два 8-битных таймера/счетчика. Один из них может работать в качестве часов реального времени (в асинхронном режиме);
  
• 
  один 16-битный таймер/счетчик;
  
• 
  сторожевой таймер;
  
• 
  четыре канала ШИМ - сигнала. Разрешение формируемого
  

сигнала может составлять от 1 до 16 бит;

• 
  аналоговый компаратор;
  
• 
  8 - канальный 10-битный АЦП последовательного приближения, имеющий как несимметричные, так и дифференциальные входы;
  
• 
  последовательный синхронный интерфейс SPI;
  
• 
  последовательный двухпроводный интерфейс TWI (полный аналог интерфейса I²С);
  
• 
  полнодуплексный универсальный синхронный/асинхронный приемо-передатчик (USART).
  

Архитектура микроконтроллера ATmega16
На рисунке 1.1 приведена упрощенная схема архитектуры микроконтроллера ATmega16. Включающая, все основные модули, а также меж модульные связи.


Рисунок 1.1. Архитектура микроконтроллера ATmega16


1.2. Flash память
Таблица 1.2 – Основные характеристики Microchip AT25F2048

Объем памяти	250 кБ 2 Мбит
Особенности стирания	сектора по 4 кБ, блоки по 32 и 64 кБ
Время стирания блока/сектора	18 мс
Активный ток чтения (Active Read Current)	10 мА
Ожидающий ток (Standby Current)	5 мкА
Особенности памяти	MLC NOR
Ресурс записи	100 000 циклов
Напряжение на операции R/W, В	2,3 - 3,6
Количество выводов	8

Рисунок 1.2. УГО микросхемы ATF25F2048

Описание микросхемы ATF25F2048 [2]
Схема питания микросхемы Flash-памяти AT25F2048 представлена на рис. 1.2.


Рисунок 1.2. Схема питания микросхемы AT25F2048

Таблица 1.3. Инструкции управления Flash-памятью

Инструкция	Код	Операция
WREN	0000X110	Установка триггера разрешения записи
WRDI	0000X100	Сброс триггера разрешения записи
RDSR	0000X101	Чтение регистра состояния
WRSR	0000X001	Запись регистра состояния
READ	0000X011	Чтение данных из массива памяти
PROGRAM	0000X010	Запись данных в массив памяти
SECTOR ERASE	0101X010	Стереть один сектор в массиве памяти
CHIP ERASE	0110X010	Стереть все сектора в массиве памяти
RDID	0001X101	Считать код изготовителя и идентифика­ционный номер продукта

Инструкция rdid – “Получение кода изготовителя и идентификационного номера устройства”
Последовательность выполнения инструкции RDID иллюстрирует рис.1.3.

1. На вывод /CS памяти подать 0 В.

2. Передать инструкцию 0001 Х101.

3. Принять байт данных (код изготовителя).

4. Принять байт данных (номер устройства).

5. На вывод /CS памяти подать +5 В.


Рисунок 1.3. Последовательность выполнения инструкции RFID
Инструкция rdsr – “Чтение регистра состояния памяти”

Последовательность выполнения инструкции RDSR иллюстрирует рис.1.4.


Рис.1.4. Последовательность выполнения инструкции rdsr

1. На вывод /CS памяти подать 0 В.

2. Передать инструкцию 0000 Х101.

3. Принять байт данных (регистр состояния).

4. На вывод /CS памяти подать +5 В.
Регистр состояния Flash-памяти AT25F2048 показан в табл.1.4.

Таблица 1.4. Регистр состояния Flash-памяти AT25F2048

Бит 7	Битв	Бит 5	Бит 4	БитЗ	Бит 2	Бит1	БитО
WPEN	—	—	—	ВР1	BP0	WEN	"/RDY

Назначение разрядов регистра состояния:

• 
  /RDY: 0 — устройство готово; 1 — происходит цикл записи;
  
• 
  WEN: 0 — включено разрешение записи; 1 — разрешение записи отключено;
  
• 
  ВР0:ВР1 — определяют, какие сектора памяти будут защищены от записи;
  
• 
  WPEN — разрешает/запрещает запись независимо от состояния вы­вода AVP. Аппаратная зашита от записи включена, когда вывод /WP находится в состоянии лог. 0 и WPEN = 1. Аппаратная зашита от записи отключена, когда вывод AVP находится в состоянии лог. 1 или WPEN = 0. Функция вывода ЛУР блокирована, когда WPEN = 0, и активна, когда WPEN = 1.
  

Инструкция wrsr — “Программирование регистра состояния памяти”

Последовательность выполнения инструкции WRSR иллюстрирует рис. 1.5.


Рисунок 1.5. Последовательность выполнения инструкции wrsr
1. На вывод /CS памяти подать 0 В.

2. Передать инструкцию 0000 Х001.

3. Передать байт данных (регистр состояния).

4. На вывод /CS памяти подать +5 В.
Инструкция program— “Запись данных в массив памяти”
Последовательность выполнения инструкции WRSR иллюстрирует рис.1.6.


Рис. 1.6. Последовательность выполнения инструкции program

Перед программированием памяти необходимо выполнить инст-
рукцию WREN (разрешить запись). После программирования разрешение
записи автоматически сбросится.
1. На вывод /CS памяти подать 0 В.

2. Передать инструкцию 0000 Х010.

3. Принять три байта, указывающие с какого адреса начинать запись.

4. Передать 256 байт данных.

5. На вывод /CS памяти подать +5 В.
Одна инструкция записи не может записать больше 256 байт за раз.
Если размер записываемых данных меньше 256 байт, то все остальные
данные останутся неизмененными. Если в процессе записи достигнут
конец страницы (256 байт), то программирование продолжится с перво-
го байта текущей страницы.

Один и тот же байт не может быть перезаписан без стирания всего сектора. В микросхеме AT25F2048 всего четыре сектора:

• 
  1 — адреса 000000..00FFFF (от 0 до 65 535 байт);
  
• 
  2 — адреса 010000..01FFFF (от 65 536 до 131 071 байт);
  
• 
  3 — адреса 020000..02FFFF (от 131 072 до 196 607 байт);
  
• 
  4 — адреса 030000..03FFFF (от 196 608 до 262 143 байт).