دانلود تحقیق کامل درمورد معماری میکروکنترلرهای AVR

اختصاصی از سورنا فایل دانلود تحقیق کامل درمورد معماری میکروکنترلرهای AVR دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه: 31

معماری میکروکنترلرهای AVR

میکروکنترلرهای AVR توسط شرکت Atmel طراحی و ساخته شده­اند. اولین قطعات از میکروکنترلرهای AVR در سال 1993 روانه بازار شد و به­زودی جای خود را در قلب طراحان مدارات میکروکنترلری باز کرد. نخستین قطعات که در این خانواده معرفی شدند، میکروکنترلرهای AVR در سری Sxxxx90AT بودند. ولی از آن­جایی­که این قطعات نسبت به سایر میکروکنترلرهای AVR که بعداً در سری Mega ارائه شدند امکانات کمتری دارند، به­ندرت از آن­ها استفاده می­شود. شرکت Atmel همزمان با ارائه میکروکنترلرهای AVR در سری Mega اقدام به طراحی و تولید میکروکنترلرهای AVR در سری Tiny کرده است. این قطعات در بسته­بندی­های کوچک­تر نسبت به نمونه­های قبلی و با امکانات فوق­العاده (امکاناتی که کمتر از سری Mega و حدوداً برابر با سری Sxxxx90 هستند) در ولتاژها و جریان­های مصرفی کم ارائه شده­اند و زمینه را برای طراحی مداراتی با توان مصرف فوق­العاده کم و کارایی بسیار بالا فراهم کرده­اند.

هدف ما در این مقاله ارائه مباحث مربوط به سری Mega است که در این سری به­طور خاص روی قطعه 16ATMega تأکید بیشتری خواهیم داشت. دلیل انتخاب این قطعه وجود بسیاری از قابلیت­های تمامی سری Mega و پایه بودن آن است.

در این بخش معماری داخلی میکروکنترلرهای AVR مورد بررسی قرار می­گیرد.

میکروکنترلرهای AVR دارای درگاه داده 8 بیتی و از نوع CMOS و با ساختار Risc[1] هستند و در ساخت آن­ها معماری نوع Harward به­کار برده شده است. در این نوع معماری از باس­های سه­گانه مجزا (آدرس ـ داده ـ کنترل) برای حافظه برنامه استفاده می­شود. کاربرد ساختار Risc باعث می­شد. که این قطعات دارای خصوصیات منحصربه­فردی باشند، از آن­جمله می­توان به سرعت بالا، سازگاری با کامپایلرهای زبان­های سطح بالا چون c و امکانات فراوان اشاره کرد. ساختار Risc برای اولین­بار در سال 1970 میلادی برای معماری پردازشگرها معرفی شد. پیش از این، معماری Cisc[2] متداول­تر بوده است. برای اینکه تفاوت­های بین Cisc و Risc مشخص شود، در ادامه تفاوت­های کلی این دو نوع معماری بررسی می­شود.

آن­چه که در طراحی پردازشگرها از اهمیت ویژه­ای برخوردار است سرعت آن­هاست. هرکدام از ساختارهای Cisc و Risc خط مشی متفاوتی را برای رسیدن به این هدف ارائه می­­کنند و طراحان پردازشگر نیز یکی از آن­ها را به دیگری ترجیح می­دهند.

برخی از مزایای ساختار Cisc مانند استفاده از ریزدستورالعمل­های سخت­افزاری، مجموعه دستورالعمل­های زیاد و سطح بالا دلیل محکمی برای شرکت­های چون اینتل و موتورولا بود تا در نمونه­های خود مانند پردازنده­های سری 96x80 و میکروکنترلرهای سری 8051 و 96x80 و سری k68 از این نوع معماری بهره ببرند. استفاده از ریزدستورالعمل­های سخت­افزاری برای ایجاد دستورالعمل­های اصلی در زبان اسمبلی بسیار میکروکنترلرهای AVR دارای راحت بود و ساخت نرم­افزار برای واحد کنترل را با هزینه کم­تری امکان­پذیر می­ساخت. سادگی استفاده از ریزدستورالعمل­ها برای ایجاد دستورالعمل­های جدید این اجازه را به طراحان ماشین­های Cisc می­دهد که به­راحتی قطعات جدید سازگار با قطعات قبلی را با صرف انرژی کم­تر طراحی کنند. کامپیوترهای جدید ساخته­شده به این روش قادر هستند تا نرم­افزارهای نوشته­شده برای کامپیوترهای قدیمی را اجرا کنند، چون این کامپیوترها دستورالعمل­های کامپیوترهای قبلی را با همان کدهای عملیاتی دارا هستند و در عین حال در آن­ها از دستورالعمل­های جدید نیز استفاده شده است.

از آن­جا که هر دستورالعمل در ساختار Cisc از یک سری ریزدستورالعمل­های سخت­افزاری قدرتمند ساخته شده است یک ماشین Cisc دستورات سطح بالاتری نسبت به یک ماشین Risc خواهد داشت. بنابراین می­توان یک الگوریتم خاص را با دستورالعمل­های کمتر در ماشین Cisc اجرا کرد. درنتیجه حافظه کم­تری برای ذخیره کدهای عملیاتی نرم­افزار لازم خواهد بود.

زمانی که ماشین­های Cisc شروع به گسترش کردند مزیت­های گفته شده باعث بهبود عملکرد کامپیوترها می­شد ولی بعد از مدتی طراحان فهمیدند ماشین­های Cisc مشکلاتی را به همراه دارند. اولین و بزرگ­ترین مشکلی که در ماشین­های Cisc وجود داشت این بود که به­علت تعدد دستورالعمل­ها و پیچیدگی موجود در آن­ها کد عملیاتی[3] مربوط به دستورالعمل­های مختلف متغیر بود (طولی برابر با یک تا چندین بایت)؛ درنتیجه طول اشغال­شده توسط هر دستورالعمل در حافظه برنامه اندازه متفاوتی پیدا می­کرد. این موضوع و هم­چنین محدود بودن تعداد بیت در درگاه داده موجب می­شد که پردازشگر چندین چرخه مکش دستورالعمل از حافظه را برای اجرای هر دستورالعمل انجام دهد. این امر به نوبه خود از یک طرف باعث پایین آمدن سرعت پردازشگرها و از سوی دیگر باعث یکسان نبودن زمان اجرای دستورالعمل­های مختلف می­شد. بنابراین عملاً امکان استفاده آسان از خط لوله دستورالعمل در ساختار چنین ماشین­هایی از میان می­رفت.

از طرف دیگر به دلیل بزرگ بودن سخت­افزار داخلی پردازشگرهای Cisc، ثبات­های قابل دسترس کمی در داخل آن­ها وجود داشت، درنتیجه در بیشتر دستورالعمل­های منطقی و حسابی، از حافظه خارجی داده به­عنوان عملوند دوم این دستورات استفاده می­شد که این مسأله نیز به نوبه خود باعث می­شد که سرعت پردازشگرها تا حد سرعت حافظه خارجی پایین بیاید. در سال 1970 پیشرفت­های به­عمل­آمده در تکنولوژی نیمه­هادی باعث شد تا اختلاف سرعت میان پردازشگرها و حافظه­ها کم­تر شود. هم­چنان که سرعت حافظه­ها افزایش پیدا می­کرد، میل طراحان پردازشگرها برای طراحی پروسسورهایی با سرعت­های بالاتر بیشتر می­شد و به این ترتیب بود که ساختار Risc متولد شد. با مراجعه به دستورالعمل­های یک ماشین Risc درمی­یابیم که دستورالعمل­ها در پردازشگرهای Risc ساده­تر بوده و فرمت ثابتی دارند و درک آن­ها سخت به­نظر می­رسد.

اگرچه در یک ماشین Risc اجرای بسیاری از دستورالعمل­ها مدتی برابر یک یا دو پالس ساعت زمان می­برند، ولی عملاً، در ساختار آن­ها از آرایه­های بزرگ گیت­های منطقی استفاده شده است که در نگاه اول عامل تأخیر بیشتر در اجرای این دستورالعمل­ها به­نظر می­رسند. در عمل، این تأخیرها وجود دارد، تا حدی که شاید اگر بخواهیم به­طور معمول از این دستورالعمل­ها استفاده کنیم مدتی بیشتر از 2 الی 3 پالس ساعت زمان ببرد. ولی مستقل بودن کامل دستورالعمل­ها از همدیگر امکان استفاده از ساختاری به­نام خط لوله دستورالعمل را به­دست می­دهد. مفهوم خط لوله دستورالعمل این است که قبل از حصول نتایج کامل یک دستورالعمل، می­توان دستورالعمل­های بعدی را کدگشایی و برای اجرا آماده کرد. به­عبارت دیگر زمانی که یک دستورالعمل در حال اجراست، دستورالعمل­های بعدی مکش و کدگشایی می­شوند. خط لوله دستورالعمل باعث می­شود، عملیات لازم برای انجام 2 الی 3 دستورالعمل به موازات همدیگر انجام شود و درنتیجه زمان اجرای واقعی دستورالعمل­ها پایین بیاید. هم­چنین ساختار Risc موجب آسان­تر شدن ساخت ثبات­های داخلی می­شود که درنتیجه تمام عملیات حسابی و منطقی در داخل ALU و بدون دخالت حافظه خارجی داده انجام می­گیرد. بنابراین این ثبات­ها خود ALU هستند که عملوند دستورات را در معماری Risc می­سازند.

پس دلایلی هم­چون:

1. سرعت پاسخ­دهی بالا به وقایع پیش­بینی­نشده.
2. پهنای باند بالا
3. توان­های مصرفی کم­تر
4. سخت­افزار داخلی کم و...

باعث شده که در بسیاری موارد در طراحی پردازشگرهای امروزی، ساختار Risc بر معماری Cisc ترجیح داده شود. لازم به ذکر است که از سال 1990 به بعد معماری­های جدیدی هم­چون ARM[4]، M-Core و... معرفی شده­اند که مجال بحث در مورد آن­ها از عهده این مقاله و حوصله خوانندگان خارج است.

امکانات داخلی 16 Mega

امکانات موجود در هر دو نوع بسته­بندی تقریباً مشابه همدیگر بوده و به­طور خلاصه شامل این موارد است:

1. انواع حافظه داخلی

• حافظه برنامه یا FLASH به اندازه KB16
• حافظه داده یا RAM به اندازه KB1
• حافظه ماندگار یا EEPROM به اندازه Byte512
• 32 ثبات همه­منظوره

1. انواع درگاه سریال

• USART: درگاه سریال سنکرون و آسنکرون همه­منظوره استاندارد
• TWI و یا C2I: درگاه سریال دوسیمه سنکرون
• SPI: درگاه سریال سنکرون با سرعت بالا برای ارباطات دو پروسسوری و چندپروسسوری

1. درگاه JTAG برای تست میکروکنترلر و اشکال­زدایی از نرم­افزارهای نوشته­شده در سیستم واقعی. از این درگاه هم­چنین برای برنامه­ریزی حافظه­های FLASH و EEPROM نیز استفاده می­شود.
2. یک مدل آنالوگ به دیجیتال 10 بیتی با 8 کانال ورودی
3. دو تایمر 8 بیتی و یک تایمر 16 بیتی با امکاناتی چون پیش تقسیم­کننده، ورودی شکار و خروجی­های PWM
4. یک مقایسه­گر آنالوگ
5. شش حالت خواب
6. امکان پیکربندی میکروکنترلر با فیوزهای اختصاصی برای استفاده از اسیلاتور داخلی یا کریستال خارجی و یا شبکه RC برای تولید پالس ساعت برای میکروکنتر

سازمان­دهی حافظه

الف­ـ حافظه برنامه

میکروکنترلر 16Mega برای حافظه برنامه خود از 16 کیلوبایت یا 8 کیلو کلمه حافظه Flash استفاده می­کند. این حافظه از طریق یک خط لوله تک­مرحله­ای به هسته اصلی AVR متصل است و زمانی که یک دستورالعمل در حال انجام است، دستورالعمل بعدی از حافظه Flash به درون CPU مکش می­شود.

دستورالعمل­های استفاده­شده در میکروکنترلرهای AVR طولی برابر 2 یا 4 بایت را در حافظه برنامه اشغال می­کنند. به همین دلیل حافظه FLASH در این میکروکنترلرها به­صورت دوبایتی (1 کلمه) پیکربندی­شده و MCU می­تواند در هر پالس ساعت به دو بایت از حافظه برنامه دسترسی داشته ابشد. براساس PC (شمارنده برنامه) در میکروکنترلرها AVR به آدرس یک کلمه در حافظه برنامه اشاره می­کند. درنتیجه در قطعه 16 Mega حافظه برنامه ظرفیتی برابر 16× k8 داشته و شمارنده برنامه با 13 بیت ساخته شده است.

حافظه برنامه در تمام میکروکنترلرهای AVR در سری Mega به دو بخش کاربردی و Boot loader تقسیم­بندی می­شود که هر کدام ویژگی­های مخصوص به خود را داشته و برای منظور خاصی مورد استفاده قرار می­گیرد. لازم به ذکر است که حافظه برنامه یا همان FLASH به اندازه تقریبی 10000 بار قابلیت پاک شدن یا نوشتن دارد و ذخیره داده­ها بر روی آن برای مدت 10 سال پس از آخرین برنامه­ریزی ضمانت شده است. حافظه FLASH به همراه حافظه EEPROM به 4 طریق مختلف قابلیت برنامه­ریزی دارد:

• ساده­ترین و اصلی­ترین راه برنامه­ریزی آن از طریق درگاه سریال SPI و به­وسیله سه پین از پین­های ورودی ـ خروجی بر روی سیستم اصلی است.
• راه دوم استفاده از پروگرمرهای استاندارد مخصوص AVR و از طریق برنامه­ریزی موازی است.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید

مقاله اطلاعات کلی در مورد میکرو کنترلرهای avr

اختصاصی از سورنا فایل مقاله اطلاعات کلی در مورد میکرو کنترلرهای avr دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

این مقاله اطلاعات کلی در مورد ساختار داخلی و انواع مختلف میکروهای AVR و همچنین مزایای آنها نسبت به نمونه های قبلی 8051 پرداخته است.در ترجمه آن سعی کردم بیشتر از لغات فارسی معادل استفاده کنم با اینکه خودم زیاد راضی نیستم ولی چاره ای نداشتم باید فارسی را پاس بداریم ! حتما می دانید که برای برخی لغات تخصصی انگلیسی هیچ معادل فارسی وجود ندارد به خاطر همین در بعضی از قسمتها خود لغت انگیسی را آورده ام که فهم صحیح آن بستگی به تجربه ی خواننده دارد.مسلم است که اگر شما درباره ی میکروکنترلرها پیش زمینه ای داشته باشید آنگاه آمادگی بیشتری برای فهم این مقاله خواهید داشت پس اگر یک خواننده مبتدی در میکروکنترلرها هستید ممکن است در درک برخی مطالب کمی دچار مشکل شوید البته کمی ! که با پرسیدن چند سوال کوچک از کسی که اینکاره است می توانید بعضی ابهامات را برطرف کنید.امیدوارم همیشه پیروز و شاد باشید .

آﺷﻨﺎﻳﻲ ﺑﺎ ﻣﻴﻜﺮوﻛﻨﺘﺮﻟﺮﻫﺎی CodevisionAVR و ﻧﺮم اﻓﺰار AVR

اختصاصی از سورنا فایل آﺷﻨﺎﻳﻲ ﺑﺎ ﻣﻴﻜﺮوﻛﻨﺘﺮﻟﺮﻫﺎی CodevisionAVR و ﻧﺮم اﻓﺰار AVR دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

آﺷﻨﺎﻳﻲ ﺑﺎ ﻣﻴﻜﺮوﻛﻨﺘﺮﻟﺮﻫﺎی  CodevisionAVR  و ﻧﺮم اﻓﺰار AVR

68 صفحه

pdf

جزوه ی AVR

اختصاصی از سورنا فایل جزوه ی AVR دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

با این مجموعه از 0 تا 100 AVR را فرا بگیرید (بدون نیاز به کتب دیگر با صد ها مثال مختلف)

شامل:

معرفی درس، اهداف، انتظارات

2- منابع

3- سرفصلها:

1- معرفی میکروکنترلرها

2- آشنایی با میکروکنترلرهای AVR(فصل 1 و 2 و 3 و 4 کتاب ره افروز)

3- معماری میکروهای AVR (فصل 3 دکتر حسینی)

4- مجموعه دستورات AVR (4 دکتر حسینی)

5- طراحی سخت افزار (5 حسینی و 7 ره افروز)

6- معرفی Codevision AVR (5 ره افروز)

7- دستورات کدویژن (6 ره افروز)

8- پورت ها و نحوه پروگرام کردن (8 ره افرووز)

9- LCD های کاراکتری

صفحه کلید

اتصال سخت افزار جانبی

10- تایمرها و کانترها

11- مدل آنالوگ به دیجیتال

12- مدهای sleep

13-منابع ریست و واچ داگ

14- وقفه های سخت افزاری

15- ADC

16- مقایشه کننده آنالوگ

17- ارتباط سریال

18- spi – I2C – one wire

19- حافظه سریال EEPROM

20- RTC

تحقیق درباره آشنایی با میکرو کنترلرهای :AVR

اختصاصی از سورنا فایل تحقیق درباره آشنایی با میکرو کنترلرهای :AVR دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

تعداد صفحه:38

فهرست مطالب:

معایب و مزایای میکروکنترلر های مختلف

فیوز بیت ها، منابع کلاک وReset

منابع Reset  

معرفی SPI Bus   (نحوه عمل،رجیسترها ، ارتباط شبکه ای در  SPI ومدارات داخلی)         

برنامه میکروی فرستنده  ATmegaA32 (محیط برنامه نویسی BASCOM )

برنامه میکروی گیرنده  ATMega8535(محیط برنامه نویسی BASCOM) 

توضیح برخی از دستورات استفاده شده در محیط برنامه نویسی BASCOM

اتصال صفحه کلید 3× 4  بهAVR  

اتصال LCD   به AVR       

میکرو کنترلر : به آی سی هایی که قابل برنامه ریزی می باشد و عملکرد آنها از قبل تعیین شده میکروکنترلرگویند میکرو کنترل ها دارای ورودی - خروجی و قدرت پردازش می باشد.

بخشهای مختلف میکروکنترلر :

میکروکنترلر ها از بخشهای زیر تشکیل شده اند

Cpu                     واحد پردازش

Alu                     واحد محاسبات

I /O                     ورودی ها و خروجی ها

Ram                   حافظه اصلی میکرو

Rom                  حافظه ای که برنامه روی آن ذخیره می گردد

Timer                برای کنترل زمان ها

و . . .

یک میکروکنترلر چگونه برنامه ریزی میشود: میکرو کنترلر ها دارای کامپایلرهای خاصی می باشد که با زبان های Assembly basic, c می توان برای آنها برنامه نوشت سپس برنامه نوشته شده را توسط دستگاهی به نام   programmer که در این دستگاه  ای سی  قرار می گیرد و توسط یک کابل به یکی از در گاه های کامپیوتر وصل می شود برنامه نوشته شده روی آی سی  انتقال پیدا میکند و در Rom ذخیره می شود .

با میکرو کنترلر چه کارهایی می توان انجام داد:

این آی سی ها حکم یک کامپیوتر در ابعاد کوچک و قدرت کمتر را دارند بیشتر این آی سی ها برای کنترل و تصمیم گیری استفاده می شود چون طبق الگوریتم برنامه ی آن عمل می کند این آی سی ها برای کنترل ربات ها  تا استفاده در کارخانه های صنعتی کار برد دارد .

میکرو AVR دارای معماری است که می تواند در تمام جهات مورد استفاده شما،عمل کند میکرو AVR معماری دارد که برای شما کارایی 16 بیتی ارائه می دهد که البته قیمتش به اندازه یک 8 بیتی تمام می شود.

بهره های کلیدی AVR :

دارای بهترین MCU برای حافظه فلش در جهان ! (MCU: Master Control Unit)

دارای سیستمی با بهترین هماهنگی

دارای بالاترین کارایی و اجرا در CPU  (یک دستورالعمل در هر سیکل کلاک(

دارای کدهایی با کوچکترین سایز

دارای حافظه خود برنامه ریز

دارای واسطه JTAG که با IEEE 1149.1 سازگار است

(IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers.)

دارای سخت افزار ضرب کننده روی خود