Реферат: AVR микроконтроллер AT90S2333 фирмы Atmel
Микроконтроллеры AT90S2333 и AT90S4433 фирмы Atmel
AT90S2333 и AT90S4433 - экономичные 8-битовые КМОП микроконтроллеры, построенные с использованием расширенной RISC архитектуры AVR. Исполняя по одной команде за период тактовой частоты, AT90S2333 и AT90S4433 имеют производительность около 1MIPS на МГц, что позволяет разработчикам создавать системы оптимальные по скорости и потребляемой мощности. В основе ядра AVR лежит расширенная RISC архитектура, объединяющая развитый набор команд и 32 регистра общего назначения. Все 32 регистра непосредственно подключены к арифметико-логическому устройству (АЛУ), что дает доступ к любым двум регистрам за один машинный цикл. Подобная архитектура обеспечивает десятикратный выигрыш в эффективности кода по сравнению с традиционными CISC микроконтроллерами. AT90S2333/4433 предлагают следующие возможности: 2кБ/4кБ загружаемой флэш памяти; 128/256 байт EEPROM; 128 байт статического ОЗУ, 20 линий ввода/вывода общего назначения; 32 рабочих регистра; настраиваемые таймеры/счетчики с режимом совпадения; внешние и внутренние прерывания; программируемый универсальный последовательный порт; 6-канальный 10-разрядный АЦП; программируемый сторожевой таймер со встроенным генератором; SPI последовательный порт для загрузки программ; два выбираемых программно режима низкого энергопотребления. Холостой режим (Idle Mode) отключает ЦПУ, оставляя в рабочем состоянии регистры, таймеры/счетчики, SPI порт и систему прерываний. Экономичный режим (Power Down Mode) сохраняет содержимое регистров, но отключает генератор, запрещая функционирование всех встроенных устройств до внешнего прерывания или аппаратного сброса. Микросхемы производятся с использованием технологии энергонезависимой памяти высокой плотности фирмы Atmel. Загружаемая флэш память на кристалле может быть перепрограммирована прямо в системе через последовательный интерфейс SPI или доступным программатором энергонезависимой памяти. Объединяя на одном кристалле усовершенствованный 8-битовый RISC процессор с загружаемой флэш памятью, AT90S2333/4433 являются мощными микроконтроллерами, которые позволяют создавать достаточно гибкие и эффективные по стоимости устройства. AT90S2333/4433 поддерживаются полной системой разработки включающей в себя компиляторы Си, макроассемблеры, программные отладчики/симуляторы, внутрисхемные эмуляторы и отладочные комплекты.
Port B (PB5..PB0) - Порт B является 6-битовым двунаправленным портом ввода/вывода с внутренними подтягивающими резисторами. Выходные буферы порта B могут поглощать ток до 20мА. Если выводы PB0..PB5 используются как входы и извне устанавливаются в низкое состояние, они являются источниками тока, если включены внутренние подтягивающие резисторы. Кроме того Порт B обслуживает некоторые специальные функции, которые будут описаны ниже.
Port С (PС5..PС0) - Порт С является 6-битовым двунаправленным портом ввода/вывода с внутренними подтягивающими резисторами. Выходные буферы порта С могут поглощать ток до 20мА. Если выводы PС0..PС5 используются как входы и извне устанавливаются в низкое состояние, они являются источниками тока, если включены внутренние подтягивающие резисторы. Кроме того Порт С обслуживает аналоговые входы АЦП.
Port D (PD5..PD0) - Порт D является 8-битовым двунаправленным портом ввода/вывода с внутренними подтягивающими резисторами. Выходные буферы порта B могут поглощать ток до 20мА. Если выводы PD0..PD7 используются как входы и извне устанавливаются в низкое состояние, они являются источниками тока, если включены внутренние подтягивающие резисторы. Кроме того Порт D обслуживает некоторые специальные функции, которые будут описаны ниже.
RESET - Вход сброса. Удержание на входе низкого уровня в течение двух машинных циклов (если работает тактовый генератор), сбрасывает ус-
тройство.
XTAL1 - Вход инвертирующего усилителя генератора и вход внешнего тактового сигнала.
XTAL2 - Выход инвертирующего усилителя генератора.
AVCC - Вывод источника питания АЦП. Этот вывод через фильтр низкой частоты должен быть подключен к выводу питания процессора.
AREF - Вход опорного напряжения АЦП. Напряжение, подаваемое на этот вывод лежит в пределах 2.7В...AVCC.
AGND - Если плата имеет отдельный слой аналоговой земли, к нему подключается этот вывод. В противном случае этот вывод соединяется с GND.
КВАРЦЕВЫЙ ГЕНЕРАТОР
XTAL1 и XTAL2 являются входом и выходом инвертирующего усилителя, на котором можно собрать генератор тактовых импульсов. Можно использовать как кварцевые, так и керамические резонаторы. Если сигнал генератора необходимо использовать для управления внешними устройствами, сигнал с вывода XTAL2 снимается через одиночный буфер серии HC, при этом емкость конденсатора с вывода на землю уменьшается на 5pF. При подаче внешнего тактового сигнала вывод XTAL2 остается неподключенным, а XTAL1 подключается в выходу внешнего генератора.
Обзор архитектуры процессоров.
Регистровый файл быстрого доступа содержит 32 8-разрядных регистра общего назначения, доступ к которым осуществляется за один машинный цикл. Поэтому за один машинный цикл исполняется одна операция АЛУ. Два операнда выбираются из регистрового файла, выполняется операция, результат ее записывается в регистровый файл - все за один машинный цикл.
Шесть из 32 регистров можно использовать как три 16-разрядных указателя в адресном пространстве данных, что дает возможность использовать высокоэффективную адресную арифметику (16-разрядные регистры X, Y и Z). Один из трех адресных указателей (регистр Z) можно использовать для адресации таблиц в памяти программ.
АЛУ поддерживает арифметические и логические операции c регистрами, с константами и регистрами. Операции над отдельными регистрами также выполняются в АЛУ.
Кроме регистровых операций, для работы с регистровым файлом могут использоваться доступные режимы адресации, поскольку регистровый файл занимает адреса 00h-1Fh в области данных, обращаться к ним можно как к ячейкам памяти.
Пространство ввода/вывода состоит из 64 адресов для периферийных функций процессора, таких как управляющие регистры, таймеры/счетчики и
другие. Доступ к пространству ввода/вывода может осуществляться непосредственно, как к ячейкам памяти расположенным после регистрового файла (20h- 5Fh).
Процессоры AVR построены по гарвардской архитектуре с раздельными областями памяти программ и данных. Доступ к памяти программ осуществляется при помощи одноуровнего буфера. Во время выполнения команды, следующая выбирается из памяти программ. Подобная концепция дает возможность выполнять по одной команде за каждый машинный цикл. Память программ - это внутрисистемная загружаемая флэш-память.
При помощи команд относительных переходов и вызова подпрограмм осуществляется доступ ко всему адресному пространству. Большая часть команд AVR имеет размер 16-разрядов, одно слово. Каждый адрес в памяти программ содержит одну 16- или 32-разрядную команду.
При обработке прерываний и вызове подпрограмм адрес возврата запоминается в стеке. Стек размещается в памяти данных общего назначения, соответственно размер стека ограничен только размером доступной памяти данных и ее использованием в программе. Все программы пользователя должны инициализировать указатель стека (SP) в программе выполняемой после сброса (до того как вызываются подпрограммы и разрешаются прерывания). 8-разрядный указатель стека доступен для чтения/записи в области ввода/вывода.
Доступ к статическому ОЗУ, регистровому файлу и регистрам ввода/вывода осуществляется при помощи пяти доступных режимов адресации поддерживаемых архитектурой AVR.
Все пространство памяти AVR является линейным и непрерывным. Гибкий модуль прерываний имеет собственный управляющий регистр в
пространстве ввода/вывода, и флаг глобального разрешения прерываний в регистре состояния. Каждому прерыванию назначен свой вектор в начальной области памяти программ. Различные прерывания имеют приоритет в соответствии с расположением их векторов. По младшим адресам расположены векторы с большим приоритетом.
Файл регистров общего назначения
Все команды оперирующие регистрами прямо адресуются к любому из регистров за один машинный цикл. Единственное исключение - пять команд оперирующих с константами SBCI, SUBI, CPI, ANDI, ORI и команда LDI, загружающая регистр константой. Эти команды работают только со второй половиной регистрового файла - R16..R31. Команды SBC, SUB, CP, AND и OR, также как и все остальные, применимы ко всему регистровому файлу.
Каждому регистру присвоен адрес в пространстве данных, они отображаются на первые 32 ячейки ОЗУ. Хотя регистровый файл физически размещен вне ОЗУ, подобная организация памяти дает гибкий доступ к регистрам. Регистры X, Y и Z могут использоваться для индексации любого регистра. Кроме обычных функций, регистры R26..R31 имеют дополнительные функции, эти регистры можно использовать как адресные указатели в области памяти данных. Эти регистры обозначаются как X,Y,Z и определены следующим образом:
Регистр X 15 0
7 0 7 0
1Bh (R27) 1Ah (R26)
Регистр Y 15 0
7 0 7 0
1Dh (R29) 1Ch (R28)
Регистр Z 15 0
7 0 7 0
1Fh (R31) 1Eh (R30)
При различных режимах адресации эти регистры могут использоваться как фиксированный адрес, для адресации с автоинкрементом или с автодекрементом.
Арифметико-логическое устройство - АЛУ
АЛУ процессора непосредственно подключено к 32 регистрам общего назначения. За один машинный цикл АЛУ производит операции между регистрами регистрового файла. Команды АЛУ разделены на три основных категории - арифметические, логические и битовые.
Загружаемая память программ.
AT90S2333/4433 содержат 2/4 кБ загружаемой флэш памяти для хранения программ. Поскольку все команды занимают одно 16- или 32-разрядное слово, флэш память организована как 1/2 Kx16. Флэш-память выдерживает не менее 1000 циклов перезаписи. Программный счетчик имеет ширину 10/11 бит и позволяет адресоваться к 1024/2048 словам программной флэш-памяти.
Подробно загрузка флэш памяти будет рассмотрена дальше.
EEPROM память данных
AT90S2333/4433 содержат 128/256 байт электрически стираемой энергонезависимой памяти (EEPROM). EEPROM организована как отдельная область данных, каждый байт которой может быть прочитан и перезаписан. EEPROM выдерживает не менее 100000 циклов записи/стирания. Доступ к энергонезависимой памяти данных рассмотрен ниже и задается регистрами адреса, данных и управления. Дальше будет рассмотрена загрузка данных в EEPROM через SPI интерфейс.
Статическое ОЗУ данных
На рисунке приведенном ниже показана организация памяти данных в AT90S2333/4433.
224 ячейки памяти включают в себя регистровый файл, память ввода/вывода и статическое ОЗУ данных.
Первые 96 адресов используются для регистрового файла и памяти ввода/вывода, следующие 128 - для ОЗУ данных.
При обращении к памяти используются пять различных режимов адресации: прямой, непосредственный со смещением, непосредственный, непосредственный с предварительным декрементом и непосредственный с постинкрементом. Регисты R26..R31 регистрового файла используются как указатели для непосредственной адресации. Прямая адресация имеет доступ ко всей памяти данных. Непосредственная адресация со смещением используется для доступа к 63 ячейкам базовый адрес которых задается содержимым регистров Y или Z.
Для непосредственной адресации с инкрементом и декрементом адреса используются адресные регистры X, Y и Z.
При помощи любого из этих режимов производится доступ ко всем 32 регистрам общего назначения, 64 регистрам ввода/вывода и 128 ячейкам ОЗУ.
Время выполнения команд.
ЦПУ процессора AVR управляется системной частотой генерируемой внешним резонатором. Внутреннее деление частоты генератора не используется. В процессоре организован буфер (pipeline) команд, при выборе команды из памяти программ происходит выполнение предыдущей команды. Подобная концепция позволяет достичь быстродействия 1MIPS на MHz, уникальных показателей стоимости, быстродействия и потребления процессора.
Регистровый файл Область адресов данных
R0 00h
R1 01h
: :
R30 1E
R31 1F
Регистры вводавывывода
00h 20h
01h 21h
: :
3Eh 5Eh
3Fh 5Fh
- Встроенное ОЗУ
- 61h
- :
- DEh
- DFh
Пространство ввода/вывода AT90S2333/4433
Адреса регистры название функции
3Fh(5Fh) SREG Status REGister Регистр Состояния
3Dh(5Dh) SP Stack pointer low Указатель стека
3Bh(5Bh) GIMSK General Interrupt MaSK register Общий регистр маски прерываний
3Ah(5Ah) GIFR General Interrupt Flag Register Общий регистр флагов прерываний
39h(59h) TIMSK Timer/counter Interrupt mask register Регистр маски прерываний от таймера/счетчика
38h(58h) TIFR Timer/counter Interrupt Flag register Регистр флага прерывания таймера/счетчика
35h(55h) MCUCR MCU general Control Register общий регистр управления микроконтроллером
34h(54h) MCUSR MCU Status Register рег.состояния микроконтрол.
33h(53h) TCCR0 Timer/Counter 0 Control Register Регистр управления таймером счетчиком 0
32h(52h) TCNT0 Timer/Counter 0 (8-бит) Таймер/счетчик 0 (8 бит)
2Fh(4Fh) TCCR1A Timer/Counter 1 Control Register A Рег. A управления таймером счетчиком 1
2Eh(4Eh) TCCR1B Timer/Counter 1 Control Register B Рег. B управления таймером счетчиком 1
2Dh(4Dh) TCNT1H Timer/Counter 1 High byte Таймер/счетчик 1 старший байт
2Ch(4Ch) TCNT1L Timer/Counter 1 Low byte Таймер/счетчик 1 младший байт
2Bh(4Bh) OCR1H Output Compare Register 1 high byte Выход регистра совпаден. 1 старший байт
2Ah(4Ah) OCR1L Output Compare Register 1 low byte Выход регистра совпаден. 1 младший байт
27h(47h) ICR1H T/C 1 Input Cupture Register High Byte Регистр захвата ТС 1 старший байт
26h(46h) ICR1L T/C 1 Input Cupture Register Low Byte Регистр захвата ТС 1 младший байт
21h(41h) WDTCR Watchdog Timer Control Register Регистр управления сторожевым таймером
1Eh(3Eh) EEAR EEPROM Address Register Регистр адреса энергонезависимой памяти
1Dh(3Dh) EEDR EEPROM Data Register Регистр данных энергонезависимой памяти
1Ch(3Ch) EECR EEPROM Control Register Регистр управления энергонезависимой памяти
18h(38h) PORTB Data Register, Port B Регистр данных порта B
17h(37h) DDRB Data Direction Register Port B Регистр направления данных порта B
16h(36h) PINB Input pins, Port B Выводы порта B
15h(35h) PORTС Data Register, Port С Регистр данных порта С
14h(34h) DDRС Data Direction Register Port С Регистр направления данных порта С
13h(33h) PINС Input pins, Port С Выводы порта С
12h(32h) PORTD Data Register, Port D Регистр данных порта D
11h(31h) DDRD Data Direction Register Port D Регистр направления данных порта D
10h(30h) PIND Input pins, Port D Выводы порта D
0Fh(2Fh) SPDR SPI I/O Data Register Регистр данных порта SPI
0Eh(2Eh) SPSR SPI Status Register Регистр состоян. порта SPI
0Dh(2Dh) SPCR SPI Control Register Регистр управл.порта SPI
0Ch(2Ch) UDR UART Data Register Регистр данных последовательного порта
0Bh(2Bh) USR UART Status Register Регистр состояния последовательного порта
0Ah(2Ah) UCR UART Control Register Регистр управления последовательного порта
09h(29h) UBRR UART Baud Rate Register Регистр скорости последовательного порта
08h(28h) ACSR Analog Comparator Control and Status Register Регистр управления и состояния аналогового компарат.
07h(27h) ADMUX ADC multiplexer Select register Регистр коммутатора АЦП
06h(26h) ADCSR ADC Control and Status Register Регистр управления и состояния АЦП
05h(25h) ADCH ADC data register High Рег данных АЦП (старш.)
04h(24h) ADCL ADC data register Low Рег данных АЦП (младш.)
03h(23h) UBRRHI UART Baud Rate Register HIgh Регистр скорости последовательного порта (старш.)
Примечание: зарезервированные и неиспользуемые ячейки не показаны
Все устройства ввода/вывода и периферийные устройства процессора располагаются в пространстве ввода/вывода. Различные ячейки этого пространства доступны через команды IN и OUT, пересылающие данные между одним из 32-х регистров общего назначения и пространством ввода/вывода. К регистрам 00h..1Fh можно осуществлять побитовый доступ командами SBI и CBI. Значение отдельного бита этих регистров можно проверить командами SBIC и SBIS. Дополнительную информацию по этому вопросу можно найти в описании системы команд.
При использовании специальных команд IN, OUT, SBIS и SBIC, должны использоваться адреса $00..$3F. При доступе к регистру ввода/вывода как к ячейке ОЗУ, к его адресу необходимо добавить $20. В приведенной выше таблице адреса регистров в памяти данных приведены в скобках. Для совместимости с другими устройствами при доступе к зарезервированным битам в них должен записываться ноль, зарезервированные адреса в пространстве ввода/вывода не должны записываться
Регистр состояния – SREG 3Fh(5Fh)
Регистр состояния расположен по адресу 3Fh (5Fh) пространства ввода/вывода и определен следующим образом:
3Fh(5Fh) 7 6 5 4 3 2 1 0
I T H S V N Z S
RW RW RW RW RW RW RW RW
Начальное значение 0 0 0 0 0 0 0 0
Бит 7 - I: Общее разрешение прерываний. Для разрешения прерываний этот бит должен быть установлен в единицу. Управление отдельными прерываниями производится регистрами маски прерываний - GIMSK и TIMSK. Если флаг сброшен (0), независимо от состояния GIMSK/TIMSK прерывания запрещены. Бит I очищается аппаратно после входа в прерывание и восстанавливается командой RETI, для разрешения обработки последующих прерываний.
Бит 6 - T: Хранение копируемого бита. Команды копирования битов BLD (Bit LoaD) и BST (Bit STore) используют этот бит как источник и приемник обрабатываемого бита. Бит из регистра регистрового файла может быть скопирован в T командой BST, бит T может быть скопирован в бит регистрового файла командой BLD.
Бит 5 - H: Флаг половинного переноса. Этот флаг индицирует перенос из младшей половины байта при некоторых арифметических операциях. Более подробно об этом можно прочитать в описании системы команд.
Бит 4 - S: бит знака, S = N XOR V. Бит S всегда равен исключающему ИЛИ между флагами N (отрицательный результат) и V (переполнение дополнения до двух). Более подробно об этом можно прочитать в описании системы команд.
Бит 3 - V: Флаг переполнения дополнения до двух. Этот флаг поддерживает арифметику с дополнением до двух. Более подробно об этом можно прочитать в описании системы команд.
Бит 2 - N: Флаг отрицательного результата. Этот флаг индицирует отрицательный результат различных арифметических и логических операций. Более подробно об этом можно прочитать в описании системы команд.
Бит 1 - Z: Флаг нулевого результата. Этот флаг индицирует нулевой результат различных арифметических и логических операций. Более подробно об этом можно прочитать в описании системы команд.
Бит 0 - C: Флаг переноса. Этот флаг индицирует перенос в арифметических и логических операциях. Более подробно об этом можно прочитать в описании системы команд.
Указатель стека SP
Этот 8-разрядный регистр с адресом 3Dh (5Dh) хранит указатель стека процессора. 8-ми разрядов достаточно, для адресации ОЗУ в пределах 60h -DFh.
Указатель стека указывает на область памяти в которой расположен стек вызова подпрограмм и прерваний. Область стека в ОЗУ должна быть задана до того как произойдет любой вызов подпрограммы или будут разрешены прерывания. Указатель стека уменьшается на 1 при записи данных в стек командой PUSH и уменьшается на 2 при вызове подпрограммы командой CALL или обработке прерывания. Указатель стека увеличивается на 1 при выборе данных из стека командой POP и увеличивается на 2 при выполнении команд возврата из подпрограммы или обработчика прерывания (RET или RETI).
***Стек процессора работает с предварительным инкрементом и постдекрементом
Сброс и обработка прерываний.
В процессоре предусмотрены 13 источников прерываний. Эти прерывания и сброс имеют различные векторы в области памяти программ. Каждому из прерываний присвоен отдельный бит разрешающий данное прерывание при установке бита в 1, если бит I регистра состояния разрешает общее обслуживание прерываний.
Самые младшие адреса памяти программ определены как векторы сброса и прерываний. Полный список векторов прерываний приведен в таблице Этот список определяет и приоритет различных прерываний. Меньшие адреса соответствуют более высокому уровню приоритета. Самый высокий уровень у сброса, следующий приоритет у INT0 - внешнего запроса прерывания 0 и т.д. Ниже приведена типичная программа обработки сброса и векторов прерываний:
000h rjmp RESET Обработка сброса
001h rjmp EXT_INT0 Обработка IRQ0
002h rjmp EXT_INT1 Обработка IRQ1
003h rjmp TIM1_CAPT Обработка захвата таймера 1
004h rjmp TIM1_COMP Обработка совпадения таймера 1
005h rjmp TIM1_OVF Обработка переполнения таймера 1
006h rjmp TIM0_OVF Обработка переполнения таймера 0
007h rjmp SPI_STC Обработка передачи по SPI
008h rjmp UART_RXC Обработка приема байта
009h rjmp UART_DRE Обработка освобождения UDR
00Ah rjmp UART_TXC Обработка передачи байта
00Bh rjmp ADC Обработка преобразования АЦП
00Ch rjmp EE_RDY Обработка готовности EEPROM
00Dh rjmp ANA_COMP Обработка аналогов. компаратора
00Eh Основная программа Начало основной программы
ИСТОЧНИКИ СБРОСА
AT90S2333/4433 имеют четыре источника сброса.
* Сброс по включению питания. Процессор сбрасывается при подаче питания на выводы VCC и GND.
* Внешний сброс. Процессор сбрасывается при подаче низкого уровня на вывод RESET на время более двух периодов тактовой частоты.
* Сброс от сторожевого таймера. Процессор сбрасывается по окончанию времени отработки сторожевого таймера, если разрешена его работа.
* Brown-Out сброс сброс при падении Vcc ниже некоторого значения.
Во время сброса все регистры ввода/вывода устанавливаются в начальные значения, программа начинает выполняться с адреса $000, по этому адресу должна быть записана команда RJMP - относительный переход на программу обработки сброса. Если в программе не разрешаются прерывания и векторы прерываний не используются, в первых адресах памяти может быть записана программа.
Сброс по включению питания
Импульс сброса по включению питания генерируется внутренней схемой. Уровень срабатывания схемы - 2.2В. Сброс производится когда напряжение питания превысит уровень срабатывания. Схема сброса по включению питания не дает процессору запускаться до тех пор, пока напряжение не достигнет безопасного уровня. При достижении безопасного уровня напряжения включается счетчик задержки определяющий длительность сброса. Эта длительность задается битами-перемычками и может устанавливаться в одно из восьми значений приведенных в таблице 4.
Таблица 3. Хар актеристики сброса.(Vcc=5.0V)
Тип напряжения Min Typ Max
Vpower Напряжение срабатывания сброса по включению питания 1.7v 2.2v 2.7v
Vreset Напряжение срабатывания сброса по выводу RESET 0.6Vcc
Vbodlevel Напряжение срабатывания сброса по Brown-Out BODLEVEL=1 2.6v 2.7v 2.8v
Напряжение срабатывания сброса по Brown-Out BODLEVEL=0 3.8v 4.0v 4.2v
Таблица 4. Установка времени сброса
CKSEL [2:0] Время запуска
000 4mS + 6CK
001 6CK
010 64mS + 16K CK
011 4mS + 16K CK
100 16K CK
101 64mS + 1K CK
110 4mS + 1K CK
111 1K CK
ВНЕШНИЙ СБРОС
Внешний сброс обрабатывается по низкому уровню на выводе RESET. Вывод должен удерживаться в низком состоянии по крайней мере два периода тактовой частоты. После достижения напряжения Vrst запускается таймер задержки, через промежуток времени Tout процессор запускается.
BROWN-OUT
AT90S2333/4433 имеют встроенную схему отслеживания напряжения питания. Работа этой схемы разрешается и запрещается битом-перемычкой BODEN. Если бит BODEN запрограммирован, при уменьшении напряжения ниже заданного уровня срабатывает схема сброса. Время сброса задается как и для сброса по включению питания (табл.4). Уровень сброса устанавливается битом BODLEVEL на 2.7В если бит не запрограммирован или на 4В если
бит запрограммирован. Уровень срабатывания имеет гистерезис 50мВ.
Для того, чтобы произошел сброс падение напряжения до уровня срабатывания должно продержаться не менее 3мкС для уровня срабатывания 4В (7мкС для 2.7В).
СБРОС ПО СТОРОЖЕВОМУ ТАЙМЕРУ
По истечению периода работы сторожевого таймера генерируется импульс длительностью 1 период тактовой частоты. По заднему фронту этого импульса запускается таймер, отсчитывающий время сброса
РЕГИСТР СОСТОЯНИЯ ПРОЦЕССОРА - MCUSR
Этот регистр содержит информацию о том, что явилось причиной сброса процессора.
MCUSR
34h(54h) 7 6 5 4 3 2 1 0
- - - - WDRF BORF EXTRF PORF
R R R R R R RW RW
Начальное значение 0 0 0 0 0 0 0 0
Биты 7..4 - зарезервированы. В AT90S2333/4433 эти биты зарезервированы и всегда читаются как 0.
Бит 3 - WDRF - этот бит устанавливается при сбросе от сторожевого таймера. Бит обнуляется при сбросе по включению питания или записью нуля.
Бит 2 - BORF - этот бит устанавливается при сбросе от схемы слежения за напряжением питания. Бит обнуляется при сбросе по включению питания или записью нуля.
Бит 1 - EXTRF - этот бит устанавливается при внешнем сбросе Бит обнуляется при сбросе по включению питания или записью нуля.
Бит 0 - PORF - этот бит устанавливается при сбросе по включению питания, бит очищается записью нуля.
Чтобы определить источник сброса пользователь должен в самом начале программы прочитать регистр MCUSR и обнулить все биты. Источник сброса определяется проверкой соответствующих флагов сброса.
ОБРАБОТКА ПРЕРЫВАНИЙ
AT90S2333/4433 имеют два регистра маскирования прерываний GIMSK - общий регистр маски прерываний и TIMSK - регистр маски прерываний от таймеров/счетчиков.
Когда возникает прерывание бит глобального разрешения прерываний I сбрасывается (ноль) и все прерывания запрещаются. Программа пользователя может установить этот бит для разрешения прерываний. Флаг разрешения прерываний I устанавливается в 1 при выполнении команды выхода из прерывания - RETI.
Когда программный счетчик устанавливается на текущий вектор прерывания для его обработки, соответствующий флаг, сгенерированный прерыванием, аппаратно сбрасывается. Некоторые флаги прерывания могут быть сброшены записью логической единицы в бит соответствующий флагу.
ОБЩИЙ РЕГИСТР МАСКИ ПРЕРЫВАНИЙ GIMSK
3Bh(5Bh) 7 6 5 4 3 2 1 0
INT1 INT0 - - - - - -
RW RW R R R R R R
Начальное значение 0 0 0 0 0 0 0 0
Бит 7 - INT1: Запрос внешнего прерывания 1 разрешен. Когда этот бит установлен, а также установлен бит I регистра состояния, разрешается прерывание от внешнего вывода. Биты управления запуском прерывания (ISC11 и ISC10) в регистре управления микроконтроллером (MCUCR) определяют по какому событию отрабатывается прерывание - по спадающему или нарастающему фронту или же по уровню. Активность на выводе приводит к возникновению прерываний даже если вывод сконфигурирован как выход. При возникновении прерывания выполняется программа, начинающаяся с адреса 002h в памяти программ. (см. также "Внешние прерывания").
Бит 6 - INT0: Запрос внешнего прерывания 0 разрешен. Когда этот бит установлен, а также установлен бит I регистра состояния, разрешается прерывание от внешнего вывода. Биты управления запуском прерывания (ISC01 и ISC00) в регистре управления микроконтроллером (MCUCR) определяют по какому событию отрабатывается прерывание - по спадающему или нарастающему фронту или же по уровню. Активность на выводе приводит к возникновению прерываний даже если вывод сконфигурирован как выход. При возникновении прерывания выполняется программа, начинающаяся с адреса $001 в памяти программ. (см. также "Внешние прерывания").
Биты 5..0 - зарезервированы. В AT90S2333/4433 эти биты зарезервированы и всегда читаются как 0.
ОБЩИЙ РЕГИСТР ФЛАГОВ ПРЕРЫВАНИЙ
GIFR
3Bh(5Bh) 7 6 5 4 3 2 1 0
INTF1 INTF0 - - - - - -
RW RW R R R R R R
Начальное значение 0 0 0 0 0 0 0 0
Бит 7 - INTF1: Флаг внешнего прерывания 1: При возникновении на выводе INT1 события вызывающего прерывание, INTF1 устанавливается в "1". Если установлены бит I регистра SREG и бит INT1 в GIMSK, происходит переход на вектор прерывания по адресу 002h. Флаг очищается после выполнения обработчика прерывания. Кроме того, флаг можно очистить, записав в него логическую единицу.
Бит 6 - INTF0: Флаг внешнего прерывания 0: При возникновении на выводе INT0 события вызывающего прерывание, INTF0 устанавливается в "1". Если установлены бит I регистра SREG и бит INT0 в GIMSK, происходит переход на вектор прерывания по адресу 001h. Флаг очищается после выполнения обработчика прерывания. Кроме того, флаг можно очистить, записав в него логическую единицу.
Биты 5..0 - зарезервированы. В AT90S2333/4433 эти биты зарезервированы и всегда читаются как 0.
РЕГИСТР МАСКИ ПРЕРЫВАНИЯ ОТ ТАЙМЕРА/СЧЕТЧИКА – TIMSK
TIMSK
Бит 7 - TOIE1: Разрешение прерывания по переполнению таймера/счетчика 1: Если установлен этот бит и бит разрешения прерываний в регистре состояния, разрешены прерывания по переполнению таймера/счетчика 1. Соответствующее прерывание (вектор $005) выполняется при переполнении таймера/счетчика 1. В регистре флагов таймеров/счетчиков (TIFR) устанавливается флаг переполнения. Если таймер/счетчик 1 работает в режиме ШИМ, флаг переполнения устанавливается при изменении направления счета, при значении 0000h.
Бит 6 - OCIE1A: Разрешение прерывания по совпадению таймера/счетчика 1: Если установлены бит OCIE1A и бит разрешения прерывания в регистре состояния, разрешены прерывания по совпадению таймера/счетчика 1. Прерывание (вектор 004h) выполняется при равенстве таймера/счетчика 1 и регистра совпадения. Во флаговом регистре TIFR устанавливается ("1") флаг совпадения.
Биты 5,4 - зарезервированы; в AT90S2333/4433 эти биты зарезервированы и всегда читаются как 0.
Бит 3 - TICIE1: Разрешение прерывания по входу захвата: Если установлены бит TICIE1 и бит разрешения прерывания в регистре состояния, разрешены прерывания по входу захвата. Соответствующее прерывание (вектор 003h) выполняется по сигналу захвата на выводе 11 (PD6/ICP). Во флаговом регистре TIFR устанавливается ("1") флаг захвата.
Бит 2 - зарезервирован; в AT90S2333/4433 этот бит зарезервирован и всегда читается как 0.
Бит 1 - TOIE0: Разрешение прерывания по переполнению таймера/счетчика 0. Если этот бит установлен в 1, и бит I в регистре состояния установлен в 1, разрешены прерывания по переполнению таймера/счетчика 0. При возникновении переполнения выполняется соответствующий вектор прерывания (006h). Флаг переполнения (TOV0) во флаговом регистре прерываний (TIFR) таймеров/счетчиков устанавливается в 1.
Бит 0 - зарезервирован; в AT90S2333/4433 этот бит зарезервирован и всегда читается как 0.
РЕГИСТР ФЛАГОВ ПРЕРЫВАНИЙ ОТ ТАЙМЕРОВ/СЧЕТЧИКОВ – TIFR
Бит 7 - TOV1: Флаг переполнения таймера/счетчика 1: Флаг TOV1 устанавливается ("1") при возникновении переполнения таймера/счетчика 1. Флаг TOV1 сбрасывается аппаратно при выполнении соответствующего вектора обработки прерывания. Кроме того, флаг можно сбросить, записав в него логическую единицу. Если установлены бит I в SREG и бит TOIE1 в TIMSK, при установке бита TOV1 выполняется прерывание по переполнению таймера/счетчика 1. В режиме ШИМ этот бит устанавливается, когда таймер/счетчик 1 изменяет направление счета при значении 0000h.
Бит 6 - OCF1A: Флаг выхода совпадения 1А: флаг устанавливается в "1" если происходит совпадение значения таймера/счетчика 1 и данных в регистре OCR1A. Флаг очищается аппаратно при выполнении соответствующего вектора прерывания. Кроме того, флаг можно сбросить записав в него логическую единицу. Если установлены бит I в SREG и бит OCIE1A в TIMSK, при установке бита OCF1A выполняется прерывание.
Биты 5,4 - зарезервированы; в AT90S2333/4433 эти биты зарезервированы и всегда читаются как 0.
Бит 3 - ICF1: флаг входа захвата 1: бит устанавливается ("1") при возникновении события захвата по входу, он индицирует, что значение таймера/счетчика 1 скопировано в регистр захвата по входу ICR1. ICF1 очищается при выполнении соответствующего вектора обработки прерывания. Кроме того, флаг можно очистить, записав в него логическую единицу.
Бит 2 - зарезервирован; в AT90S2333/4433 этот бит зарезервирован и всегда читается как 0.
Бит 1 - TOV0: Флаг переполнения таймера счетчика 1: Флаг TOV0 устанавливается ("1") при переполнении таймера/счетчика 0. Флаг сбрасывается аппаратно при выполнении соответствующего вектора прерывания. Кроме того, флаг можно очистить записав в него логическую единицу. Если установлены бит I в SREG и бит TOIE0 в TIMSK, при установке бита TOV0 выполняется прерывание по переполнению таймера/счетчика 0.
Бит 0 - зарезервирован; в AT90S2333/4433 этот бит зарезервирован и всегда читается как 0.
ВНЕШНИЕ ПРЕРЫВАНИЯ
Внешние прерывания управляются выводами INT0 и INT1. Заметим, что прерывания обрабатываются даже когда выводы сконфигурированы как выходы. Это позволяет генерировать программные прерывания. Внешние прерывания могут возникать по спадающему или нарастающему фронту, а также по низкому уровню. Это устанавливается в регистре управления процессором MCUCR. Если внешние прерывания разрешены и сконфигурированы на отработку по уровню, прерывание будет вырабатываться до тех пор, пока вывод удерживается в низком состоянии.
Управление работой внешних прерываний рассмотрено при описании регистра управления процессором MCUCR.
ВРЕМЯ РЕАКЦИИ НА ПРЕРЫВАНИЕ
Минимальное время реакции на любое из предусмотренных в процессоре прерываний - 4 периода тактовой частоты. После четырех циклов вызывается программный вектор обрабатывающий данное прерывание. За эти 4 цикла программный счетчик записывается в стек, указатель стека уменьшается на 2. Программный вектор представляет собой относительный переход на подпрограмму обслуживания прерывания и этот переход занимает 2 периода тактовой частоты. Если прерывание происходит во время выполнения команды длящейся несколько циклов, перед вызовом прерывания завершается выполнение этой команды. Выход из программы обслуживания прерывания занимает 4 периода тактовой частоты. За эти 4 периода из стека восстанавливается программный счетчик. После выхода из прерывания процессор всегда выполняет еще одну команду прежде чем обслужить любое отложенное прерывание. Заметим, что регистр состояния SREG аппаратно не обрабатывается процессором, как при вызове подпрограмм, так и при обслуживании прерываний. Если программа требует сохранения SREG, оно должно производиться программой пользователя. Для прерываний включаемых статическими событиями (напр. совпадение значения счетчика/таймера 1 с регистром совпадения) флаг прерывания взводится при возникновении события. Если флаг прерывания очищен и присутствует условие возникновения прерывания, флаг не будет установлен, пока не произойдет следующее событие.
РЕГИСТР УПРАВЛЕНИЯ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОМ – MCUCR
Этот регистр содержит биты общего управления микроконтроллером.
MCUCR
35h(55h) 7 6 5 4 3 2 1 0
- - SE SM ISC11 ISC10 ISC01 ISC00
R R RW RW RW RW RW RW
Начальное значение 0 0 0 0 0 0 0 0
Биты 7,6 - зарезервированы. В AT90S2333/4433 эти биты зарезервированы и всегда читаются как 0.
Бит 5 - SE: Разрешение режима Sleep: Этот бит должен быть установлен в 1, чтобы при выполнении команды SLEEP процессор переходил в режим пониженного энергопотребления. Для устранения нежелательного перехода в режим пониженного энергопотребления рекомендуется устанавливать этот бит непосредственно перед выполнением команды SLEEP.
Бит 4 - SM: Режим Sleep: Этот бит выбирает один из двух режимов пониженного энергопотребления. Если бит сброшен (0), в качестве режима Sleep выбирается холостой режим (Idle mode). Если бит установлен, - выбирается экономичный режим (Power down). Особенности каждого из режимов будут рассмотрены ниже.
Биты 3,2 - ISC11, ISC10: биты управления срабатыванием прерывания 1: Внешнее прерывание активируется выводом INT1 если установлен флаг I регистра состояния SREG и установлена соответствующая маска в регистре GIMSK. Срабатывание по уровню и фронтам задается следующим образом:
Биты 1,0 - ISC01, ISC00: биты управления срабатыванием прерывания 0: Внешнее прерывание активируется выводом INT0 если установлен флаг I регистра состояния SREG и установлена соответствующая маска в регистре
GIMSK. В таблице 6 приведена установка битов для задания срабатывания по уровню и фронтам.
Таблица 5. Управление срабатыванием прерывания 1.
ISC11 ISC10 Описание
0 0 Запрос на прерывание генерируется по низкому уровню напряжения на входе INT1
0 1 Запрос по изменению уровня на входе INT1
1 0 Запрос на прерывание по спадающему фронту на входе INT1
1 1 Запрос на прерывание по нарастающ. фронту на входе INT1
ПРИМЕЧАНИЕ: При изменении битов ISC11/ISC10 прерывание INT1 должно быть запрещено очисткой соответствующего бита в регистре GIMSK. Иначе прерывание может возникнуть во время изменения битов.
Таблица 6. Управление срабатыванием прерывания 0.
ISC01 ISC0 Описание
0 0 Запрос на прерывание генерируется по низкому уровню напряжения на входе INT0
0 1 Запрос по изменению уровня на входе INT0
1 0 Запрос на прерывание по спадающему фронту на входе INT0
1 1 Запрос на прерывание по нарастающ. фронту на входе INT0
ПРИМЕЧАНИЕ: При изменении битов ISC01 и ISC00, прерывания по входу INT0 должны быть запрещены сбросом бита разрешения прерывания в регистре GIMSK. Иначе прерывание может произойти при изменении значения битов.
РЕЖИМЫ ПОНИЖЕННОГО ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ.
Для запуска режима пониженного энергопотребления должен быть установлен (1) бит SE регистра MCUCR, и должна быть исполнена команда SLEEP. Если во время нахождения в режиме пониженного потребления происходит одно из разрешенных прерываний, процессор начинает работать, исполняет подпрограмму обработки прерывания и продолжает выполнение программы с команды следующей за SLEEP. Содержимое регистрового файла и памяти ввода/вывода не изменяется. Если в режиме пониженного потребления происходит сброс, процессор начинает выполнение программы с вектора сброса.
Если для вывода из экономичного режима используется прерывание по уровню, низкий уровень должен удерживаться дольше времени отработки сброса. Иначе процессор не начнет работу.
Режим холостого хода.
Когда бит SM сброшен (0), команда SLEEP переводит процессор в режим холостого хода (Idle mode). ЦПУ останавливается, но Таймеры/Счетчики, сторожевой таймер и система прерываний продолжают работать. Это позволяет процессору возобновлять работу как от внешних прерываний, так и по переполнению таймеров/счетчиков или по сбросу от сторожевого таймера. Если прерывание от аналогового компаратора не требуется, аналоговый компаратор может быть отключен установкой бита ACD регистра ACSR. Это уменьшает потребляемую мощность в режиме холостого хода. При выходе из режима холостого хода процессор запускается без задержки.
Экономичный режим.
Когда бит SM установлен (1), команда SLEEP переводит процессор в экономичный режим (Power Down Mode). В этом режиме останавливается внешний генератор тактовых импульсов. Пользователь может разрешить работу сторожевого таймера в этом режиме. Если сторожевой таймер разрешен, процессор выходит из экономичного режима после отработки периода сторожевого таймера. Если сторожевой таймер запрещен, выход из экономичного режима может произойти только по внешнему сбросу, brown-out
сбросу или внешнему прерыванию по уровню.
Если для вывода из экономичного режима используется прерывание по уровню, низкий уровень должен удерживаться на время достаточное для запуска процессора. Это увеличивает устойчивость процессора к помехам. Изменение уровня дважды проверятся с периодом генератора сторожевого таймера, если обе выборки сигнала имеют необходимый уровень, процессор включается. Номинальный период сторожевого таймера 1uS при 5В питания и температуре 25 градусов Цельсия.
При выходе из экономичного режима, от времени появления условия выхода до включения процессора проходит некоторое время необходимое для запуска кварцевого генератора. Задержка включения определяется теми же битами CKSEL, что и время сброса. Длительность задержки на включение приведена в таблице 7.
Если условие включения исчезнет до того, как процессор запустится, например, низкий уровень на входе прерывания продержится недостаточно долго, процессор не выйдет из экономичного режима.
Таблица 7. Установка задержки включения
CKSEL [2:0] Время запуска
000 6CK
001 6CK
010 16K CK
011 16K CK
100 16K CK
101 1K CK
110 1K CK
111 1K CK
ТАЙМЕРЫ/СЧЕТЧИКИ
В AT90S2333/4433 предусмотрены два таймера/счетчика общего назначения. 8-разрядный и 16-разрядный. Каждый из таймеров индивидуально подключается к одному из выходов 10-разрядного предварительного делителя частоты. Оба таймера могут использоваться как таймеры с внутренним источником импульсов или счетчики импульсов поступающих извне. В качестве источника импульсов для таймеров можно выбрать сигнал с тактовой частотой процессора (CK), импульсы предварительного делителя (CK/8, CK/64, CK/256 или CK/1024) или импульсы с соответствующего внешнего вывода. Кроме того, таймеры могут быть остановлены, запретом прохождения импульсов на них.
8-РАЗРЯДНЫЙ ТАЙМЕР/СЧЕТЧИК 0
8-разрядный таймер/счетчик может получать импульсы тактовой частоты - CK, импульсы с предварительного делителя (CK/8, CK/64, CK/256 или CK/1024), импульсы с внешнего вывода или быть остановлен соответствующими установками регистра TCCR0. Флаг переполнения таймера находится в регистре TIFR. Биты управления таймером расположены в регистре TCCR0. Разрешение и запрещение прерываний от таймера управляется регистром TIMSK.
При работе таймера/счетчика от внешнего сигнала, внешний сигнал синхронизируется с тактовым генератором ЦПУ. Для правильной обработки внешнего сигнала, минимальное время между соседними импульсами должно превышать период тактовой частоты процессора. Сигнал внешнего источника обрабатывается по спадающему фронту тактовой частоты процессора.
8-разрядный таймер/счетчик можно использовать как счетчик с высоким разрешением, так и для точных применений с низким коэффициентом деления тактовой частоты. Более высокие коэффициенты деления можно использовать для медленных функций или измерения временных интервалов между редкими событиями.
РЕГИСТР УПРАВЛЕНИЯ ТАЙМЕРОМ/СЧЕТЧИКОМ 0 - TCCR0
TCCR0
33h(53h) 7 6 5 4 3 2 1 0
- - - - - CS02 CS01 CS00
R R R R R RW RW RW
Начальное значение 0 0 0 0 0 0 0 0
Биты 7..3 - зарезервированы. В AT90S2333/4433 эти биты зарезервированы и всегда читаются как 0.
Биты 2,1,0 - CS02, CS01, CS00 - выбор тактовой частоты. Эти биты задают коэффициент деления предварительного делителя.
Таблица 8. Выбор коэффициента предварительного деления
Условие Stop запрещает/разрешает функционирование таймера/счетчика. В режимах деления используется частота тактового генератора. При использовании работы от внешнего источника предварительно должен быть установлен соответствующий бит регистра направления данных (0 - включает ножку на ввод).
Таймер/счетчик реализован как нарастающий счетчик с возможностью чтения и записи. При записи таймера/счетчика, если присутствуют тактовые импульсы, таймер/счетчик продолжает счет в следующем за операцией записи тактовом цикле.
16-РАЗРЯДНЫЙ ТАЙМЕР/СЧЕТЧИК 1
16-разрядный таймер/счетчик 1 может получать импульсы тактовой частоты - CK, импульсы с предварительного делителя (CK/8, CK/64, CK/256 или CK/1024), импульсы с внешнего вывода или быть остановлен соответствующими установками регистра TCCR1A. Флаги состояния таймера (переполнения, совпадения и захвата) и управляющие сигналы находится в регистре TIFR. Разрешение и запрещение прерываний от таймера 1 управляется регистром TIMSK.
При работе таймера/счетчика 1 от внешнего сигнала, внешний сигнал синхронизируется с тактовым генератором ЦПУ. Для правильной обработки внешнего сигнала, минимальное время между соседними импульсами должно превышать период тактовой частоты процессора. Сигнал внешнего источника обрабатывается по спадающему фронту тактовой частоты процессора.
16-разрядный таймер/счетчик 1 можно использовать как счетчик с высоким разрешением, так и для точных применений с низким коэффициентом деления тактовой частоты. Более высокие коэффициенты деления можно использовать для медленных функций или измерения временных интервалов между редкими событиями.
Таймер/счетчик 1 поддерживает функцию совпадения используя регистр совпадения OCR1A в качестве источника для сравнения с содержимым счетчика. Функция совпадения поддерживает очистку счетчика и переключение выхода по совпадению.
Таймер/счетчик 1 можно использовать как 8-, 9- или 10-разрядный широтно-импульсный модулятор. В этом режиме счетчик и регистр OCR1 работают как защищенный от дребезга независимый ШИМ с отцентрованными импульсами. Подробно эта функция будет описана ниже.
Функция захвата по входу предусматривает захват содержимого таймера/счетчика 1 в регистр захвата ICR1 и управляется внешним сигналом на входе захвата - ICP. Работа режима захвата определяется управляющим регистром TCCR1.
При работе захвата по входу, может быть включена схема подавления шума, при этом сигнал захвата возникает только в том случае, если событие управляющее захватом наблюдается на протяжении 4-х машинных циклов.
РЕГИСТР A УПРАВЛЕНИЯ ТАЙМЕРОМ/СЧЕТЧИКОМ 1 - TCCR1A
2Fh(4Fh) 7 6 5 4 3 2 1 0
COM1A1 COM1A0 - - - - PWM11 PWM10
RW RW R R R R RW RW
Начальное значение 0 0 0 0 0 0 0 0
Биты 7,6 - COM1A1, COM1A0: Режим выхода совпадения, биты 1 и 0: Эти управляющие биты задают отклик вывода OC1 процессора на совпадение регистра сравнения и таймера/счетчика 1. Поскольку это альтернативная функция порта, соответствующий бит направления должен устанавливать вывод на выход. Конфигурация управляющих бит показана в таблице 9.
В режиме ШИМ эти биты имеют другие функции, которые будут указаны при рассмотрении работы ШИМ.
При изменении битов COM1A1 и COM1A0 прерывание по совпадению должно быть запрещено, очисткой соответствующего бита в регистре TIMSK. Иначе, прерывание может произойти во время изменения битов.
Биты 5..2 - зарезервированы. В AT90S2313 эти биты зарезервированы и всегда читаются как 0.
Биты 1,0 - PWM11, PWM10: Биты установки ШИМ: Эти биты устанавливают режим работы таймера/счетчика 1 в качестве ШИМ (см. табл. 10). Подробнее этот режим будет рассмотрен ниже.
Таблица 9. Установка режима совпадения
COM1A1 COM1A0 Описание
0 0 Таймер/счетчик 1 отключен от вывода OC1
0 1 Переключение выхода OC1
1 0 Сброс (0) вывода OC1
1 1 Установка (1) вывода OC1
Бит7 - ICNC1: Подавитель входного шума входа захвата: Если этот бит сброшен (0), подавление входного шума входа захвата запрещено. При это захват срабатывает по первому заданному (нарастающему или спадающему) фронту сигнала на выводе ICP. При установке бита обрабатываются четыре последовательные выборки сигнала на выводе ICP. Для срабатывания захвата все выборки должны соответствовать уровню заданному битом ICES1. Частота выборок равна тактовой частоте процессора.
Бит 6 - ICES1: выбор фронта сигнала захвата: Если бит ICES1 сброшен (0) содержимое таймера/счетчика 1 переписывается в регистр захвата по спадающему фронту сигнала на выводе ICP. Если бит установлен - по нарастающему фронту сигнала.
Биты 5,4 - зарезервированы. В AT90S2333/4433 эти биты зарезервированы и всегда читаются как 0.
Бит 3 - CTC1: Очистка таймера счетчика 1 по совпадению: Если бит установлен (1), таймер/счетчик 1 устанавливается в 0000h в такте следующем за событием совпадения. Если бит сброшен, таймер/счетчик 1 продолжает считать, совпадение не отражается на состоянии таймера/счетчика. Поскольку совпадение обнаруживается процессором в цикле следующем
за событием совпадения, в следующем после совпадения такте в счетчик запишется число на 1 большее значения регистра совпадения. При коэффициенте деления 1, установке регистра совпадения на величину С и установленном бите CTC1, таймер принимает следующие значения:
...С-1,С,С+1,0,1...
при делении тактовой частоты на 8:
...С-1,С-1,С-1,С-1,С-1,С-1,С-1,С-1,С,С,С,С,С,С,С,С, С+1,0,0,0,0,0,0,0,0,1...
В режиме ШИМ этот бит не работает.
Биты 2,1,0 - CS12, CS11, CS10: выбор тактирования: Эти биты определяют источник счетных импульсов для таймера/счетчика 1.
Таблица 11. Выбор источника счетных импульсов
CS12 CS11 CS10 Описание
0 0 0 Таймер/счетчик 1 остановлен
0 0 1 CK
0 1 0 CK/8
0 1 1 CK/64
1 0 0 CK/256
1 0 1 CK/1024
1 1 0 Спадающий фронт на выводе T1
1 1 1 Нарастающий фронт на выводе T1
Условие Stop запрещает/разрешает функционирование таймера/счетчика. В режимах деления используется частота тактового генератора. При использовании работы от внешнего источника предварительно должен быть установлен соответствующий бит регистра направления данных (0 - включает ножку на ввод).
Это 16-разрядный регистр, содержащий текущее значение таймера/счетчика 1. Чтобы чтение и запись двух байт счетчика происходило синхронно, для работы с ним используется временный регистр (TEMP). Этот вре-
менный регистр также используется при доступе к регистрам OCR1 и ICR1.
Если доступ к регистру с использованием TEMP производится и в основной программе и в обработчике прерывания, на время доступа к регистру из основной программы прерывания должны быть запрещены.
- Запись в таймер счетчик 1: При записи старшего байта в TCNT1H, записываемые данные помещаются в регистр TEMP. Затем, при записи младшего байта, он вместе с данными из TEMP переписывается в таймер/счетчик 1. Таким образом, при записи 16-разрядного значения первым должен записываться байт в TCNT1H.
- Чтение таймера/счетчика 1: При чтении младшего байта из TCNT1L, он посылается в процессор, а данные из TCNT1H переписываются в регистр TEMP, то есть одновременно читаются все 16-разрядов. При последующем чтении регистра TCNT1H, данные берутся из регистра TEMP. То есть при чтении 16-разрядного значения счетчика первым должен читаться регистр TCNT1L.
Таймер/счетчик 1 организован как суммирующий счетчик (в режиме ШИМ - суммирующий/вычитающий) с возможностью чтения и записи. Если задан источник тактовых импульсов для таймера/счетчика 1, после записи в него нового значения, счет продолжается с следующем за операцией записи
периоде тактовой частоты.
РЕГИСТР СОВПАДЕНИЯ ТАЙМЕРА/СЧЕТЧИКА 1 - OCR1H И OCR1L
Регистр совпадения 16-разрядный регистр, доступный для чтения и записи. В этом регистре хранятся данные, которые непрерывно сравниваются с текущим значением таймера/счетчика 1. Действие по совпадению задается регистрами управления таймером/счетчиком 1 и регистром состояния. Поскольку регистр OCR1A является 16-разрядным, при записи нового значения в регистр, для того чтобы оба байта регистра записывались одновременно, используется временный регистр (TEMP). При записи старшего байта, данные помещаются во временный регистр, который переписывается в OCR1AH при записи младшего байта в OCR1AL. Таким образом, для записи в регистр первым должен записываться старший байт. Регистр TEMP используется при доступе к TCNT1 и ICR1, поэтому если временный регистр используется в основной программе и в прерываниях, при доступе к TEMP из основной программы прерывания должны запрещаться.
РЕГИСТР ЗАХВАТА ТАЙМЕРА/СЧЕТЧИКА 1 - ICR1H И ICR1L
Регистр захвата 16-разрядный регистр доступный только для чтения. По нарастающему или спадающему фронту (в соответствии с выбором фронта импульса захвата ICES1) сигнала на выводе ICP текущее значение таймера/счетчика 1 переписывается в регистр захвата ICR1. В это же время устанавливается флаг захвата ICF1. Поскольку регистр захвата является 16-разрядным, для чтения его значения, чтобы оба байта прочитались одновременно, используется временный регистр. При чтении младшего байта ICR1L, он посылается в ЦПУ, а старший байт регистра ICR1H переписывается во временный регистр (TEMP). При чтении старшего байта, он принимается из временного регистра. Таким образом для чтения 16-разрядного регистра первым должен читаться младший байт. Регистр TEMP используется при доступе к TCNT1 и OCR1, поэтому если временный регистр используется в основной программе и в прерываниях, при доступе к TEMP из основной программы прерывания должны запрещаться.
ТАЙМЕР/СЧЕТЧИК 1 В РЕЖИМЕ ШИМ
При выборе режима широтно-импульсной модуляции (ШИМ), таймер/счетчик 1 и регистр совпадения OCR1A формируют 8, 9 или 10-разрядный непрерывный свободный от "дрожания" и правильный по фазе сигнал, выводимый на ножку PB3(OC1). Таймер/счетчик 1 работает как реверсивный счетчик считающий от 0 до конечного значения (см. табл.10). При достижении конечного значения счетчик начинает считать в обратную сторону до нуля, после чего рабочий цикл повторяется. Когда значение счетчика совпадает с 8, 9 или 10-ю младшими битами регистра OCR1A, вывод PD1(OC1) устанавливается или сбрасывается в соответствии с установками бит COM1A1 и COM1A0 в регистре TCCR1 (см. табл.11).
Таблица 12. Конечное значение таймера и частота ШИМ.
Таблица 13. Установка режима совпадения при работе ШИМ
COM1A1 COM1A0 Влияние на вывод OC1
0 0 не подключен
0 1 не подключен
1 0 очищается при совпадении, для возрастания счетчика и сбрасывается для уменьшения (неинвертирующий ШИМ)
1 1 очищается при совпадении, для уменьшения счетчика и сбрасывается для возрастания (инвертирующий ШИМ)
В режиме ШИМ, при записи в регистр OCR1A, 10 младших бит передаются во временный регистр и переписываются только при достижении таймером/счетчиком конечного значения. При этом устраняется появление несимметричных импульсов (дрожания), которые неизбежны при асинхронной записи OCR1A. Во промежуток времени между записью во временный регистр и переписыванием его в OCR1, при обращении к OCR1 читается содержимое временного регистра. Если OCR1A содержит значение 0000h или конечное значение (TOP), вывод OC1 остается в том состоянии, которое определяется установками COM1A1 и COM1A0. Это показано в табл. 14.
В режиме ШИМ флаг переполнения таймера 1 (TOV1) устанавливается когда счетчик изменяет направление счета в точке 0000h. Прерывание по переполнению таймера 1 работает как при нормальном режиме работы таймера/счетчика, т.е. оно выполняется, если установлен флаг TOV1 и разрешены соответствующие прерывания. То же самое касается флага совпадения и прерывания по совпадению.
СТОРОЖЕВОЙ ТАЙМЕР
Сторожевой таймер работает от отдельного встроенного генератора работающего на частоте 1 MHz (это типовое значение частоты для питания 5В). Управляя предварительным делителем сторожевого таймера можно задавать интервал сброса таймера от 16 до 2048 mS. Команда WDR сбрасывает сторожевой таймер. Для работы сторожевого таймера можно выбрать одно из 8-ми значений частоты, что позволяет в широких пределах изменять время между исполнением команды WDR и сбросом процессора. При отработке периода работы сторожевого таймера, если не поступила команда WDR, AT90S2313 сбрасывается, выполнение программы продолжается с вектора сброса.
Для предотвращения нежелательного отключения сторожевого таймера, для его запрещения должна выполняться определенная последовательность, которая описана при рассмотрении регистра WDTCR.
РЕГИСТР УПРАВЛЕНИЯ СТОРОЖЕВЫМ ТАЙМЕРОМ – WDTCR
WDTCR
21h(41h) 7 6 5 4 3 2 1 0
WDTOE WDE WDP2 WDP1 WDP0
R R R R RW RW RW RW
Начальное значение 0 0 0 0 0 0 0 0
Биты 7..5 - зарезервированы. В AT90S2333/4433 эти биты зарезервированы и всегда читаются как 0.
Бит 4 - WDTOE - разрешение выключения сторожевого таймера. При очистке бита WDE этот бит должен быть установлен (1). Иначе, работа сторожевого таймера не прекращается. Через четыре такта после установки этого бита, он аппаратно сбрасывается.
Бит 3 - WDE- разрешение сторожевого таймера. Если бит установлен (1), работа сторожевого таймера разрешена, если бит сброшен - запрещена. Сброс бита производится только в том случае, если бит WDTOE установлен в 1. Для запрещения включенного сторожевого таймера должна исполняться следующая процедура:
1. Одной командой записать 1 в WDTOE и WDE. Единица в WDE должна записываться даже в том случае если этот бит был установлен перед началом процедуры остановки таймера
2. В течение следующих четырех тактов процессора необходимо записать в WDE логический 0, при этом работа сторожевого таймера запрещается.
Биты 2..0 - WDP2..0 - Биты предварительного делителя сторожевого таймера. Если работа сторожевого таймера разрешена, эти биты определяют предварительный коэффициент деления для сторожевого таймера. В таблице 15 приведены различные значения установок предварительного делителя и соответствующие им временные интервалы для напряжения питания Vcc=5V.
Таблица 15. Установки предварительного делителя сторожевого таймера
Регистры доступа к энергонезависимой памяти (EEPROM) расположены в пространстве ввода/вывода. Время записи лежитв диапазоне 2.5-4 mS и зависит от напряжения питания. Это самотактируемая функция которая, однако, позволяет пользователю определить, можно ли записывать следующий байт. Для определения возможности записи в EEPROM можно использовать специальное прерывание по готовности EEPROM. Инициированная запись в EEPROM заканчивается даже при возникновении условия сброса. Для защиты от нежелательной записи в EEPROM необходимо следовать некоторым правилам, которые будут рассмотрены ниже, при описании управляющего регистра энергонезависимой памяти. При записи или чтении EEPROM процессор приостанавливается на 2 машинных цикла до начала выполнения следующей команды. При чтении из EEPROM процессор приостанавливается на четыре машинных цикла перед тем как начнет выполняться следующая команда.
Регистр EEAR задает адрес одного из 128/256 байт адресного пространства EEPROM. Байты данных адресуется линейно в диапазоне от 0 до 127/255. Начальное значение регистра EEAR неопределено, поэтому перед доступом к EEPROM в этот регистр должно быть записано требуемое число.
Биты 7..0 - EEDR7..0 - Данные EEPROM. При записи регистр EEDR содержит данные, которые записываются в EEPROM по адресу в регистре EEAR. Для операции чтения в этот регистр читаются данные прочитанные из EEPROM по адресу заданному в регистре EEAR.
РЕГИСТР УПРАВЛЕНИЯ EEPROM - EECR
1Ch(3Ch) 7 6 5 4 3 2 1 0
EERIE EEMWE EEWE EERE
R R R R R RW RW RW
Начальное значение 0 0 0 0 0 0 0 0
Биты 7..4 - зарезервированы. В AT90S2333/4433 эти биты зарезервированы и всегда читаются как 0.
Бит 3 - EERIE - Разрешение прерывания по готовности EEPROM. Если установлены биты I в регистре SREG и EERIE, разрешается прерывание по готовности EEPROM. Это прерывание возникает непрерывно, если сброшен бит EEWE.
Бит 2 - EEMWE - Управление разрешением записи. Этот бит определяет, будут ли записаны данные при установке EEWE. Если бит EEMWE установлен, при установке EEWE данные записываются по выбранному адресу EEPROM. Если этот бит сброшен, установка EEWE не имеет эффекта. После программной установки этот бит сбрасывается аппаратно через четыре такта процессора.
Бит 1 - EEWE - Разрешение записи в EEPROM. Сигнал EEWE является стробом записи в EEPROM. После установки правильных адреса и данных для записи в EEPROM необходимо установить бит EEWE. При записи "1"
в бит EEWE должен быть установлен бит EEMWE, тогда происходит запись в
EEPROM. Для записи в EEPROM должна соблюдаться следующая последовательность (порядок шагов 2 и 3 необязателен):
1 Ждем обнуления EEWE
2 Записываем адрес в EEAR (не обязательно)
3 Записываем данные в EEDR (не обязательно)
4 Устанавливаем в 1 бит EEMWE
5 Не позже чем через 4 такта после установки EEMWE устанавливаем EEWE
После того как время записи истечет (типично 2.5 mS для Vcc=5V и 4mS для Vcc=2.7), бит EEWE очищается аппаратно. Пользователь может отслеживать этот бит и ожидать его установки в ноль, перед тем как записывать следующий байт. При установке EEWE, ЦПУ останавливается на два цикла перед исполнением следующей команды.
Бит 0 - EERE - разрешение чтения из EEPROM. Сигнал EERE является стробом чтения из EEPROM. После установки нужного адреса в регистре EEAR, необходимо установить бит EERE. После того как бит EERE будет аппаратно очищен, в регистре EEDR. Чтение EEPROM занимает одну команду и не требует отслеживания бита EERE. При установке бита EERE, ЦПУ останавливается на два цикла перед тем как будет выполнена следующая команда. Перед чтением пользователь должен проверять состояние бита EEWE, если регистры данных или адреса изменяются во время операции записи, запись в ячейку прерывается и результат операции записи становится неопределенным.
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИНТЕРФЕЙС SPI
Интерфейс SPI позволяет производить высокоскоростной синхронный обмен данными между AT90S2333/4433 и периферийными устройствами или несколькими процессорами. SPI-интерфейс предлагает следующие возможности:
1. Полностью дуплексная 3-проводная синхронная передача данных;
2. Работа в режиме ведущего или ведомого;
3. Передача начиная со старшего или младшего бита;
4. Четыре программируемые скорости передачи;
5. Флаг прерывания по окончанию передачи;
6. Флаг защиты от коллизий при записи
7. Выход из режима Idle.
Соединение между ведущим и ведомым контроллерами показана ниже. Вывод PB5(SCK) является выходом тактовых импульсов для ведущего контроллера и входом для ведомого. Запись в регистр данных SPI ведущего контроллера запускает тактовый генератор. Записанные данные сдвигаются через вывод PB3(MOSI) на вывод PB3(MOSI) ведомого контроллера. После того как байт будет выведен тактовый генератор останавливается и выставляет флаг окончания передачи (SPIF). Если разрешены прерывания (установлен бит SPIE в регистре SPCR), вызывается соответствующее прерывание. Вывод PB2(SS) ведомого контроллера должен быть подключен на землю. Два сдвиговых регистра в ведущем и ведомом контроллерах можно рассматривать как один распределенный 16-разрядный регистр сдвига. Когда данные сдвигаются из ведущего контроллера в ведомый, то же самое происходит в обратном направлении. За один цикл сдвига ведущий и ведомый контроллеры обмениваются байтами данных.
Система имеет одиночный буфер в направлении передачи и двойной в направлении приема. Передаваемый символ не записывается в регистр данных SPI до тех пор, пока передача не завершится. При приеме до завершения операции сдвига данные должны быть прочитаны из регистра данных. Иначе предыдущий символ теряется. При разрешении SPI выводы MOSI, MISO, SCK и SS устанавливаются на ввод/вывод в соответствии с таблицей.
Таблица 16. Установка выводов SPI
Вывод Направление в режиме ведущего Направление в режиме ведомого
MOSI Определяется пользователем Вход
MISO Вход Определяется пользователем
SCK Определяется пользователем Вход
SS Определяется пользователем Вход
РАБОТА ВЫВОДА SS
Если SPI сконфигурирован как ведущий (установлен бит MSTR в SPCR), пользователь может задавать направление ввода для ножки SS. Если SS сконфигурирован на вывод, ножка работает как бит ввода/вывода общего назначения не влияющий на работу SPI. Если ножка сконфигурирована на ввод, на нее необходимо подать высокий уровень, чтобы SPI работал в режиме ведущего. Если в режиме ведущего ножка SS установлена на ввод и внешним устройством устанавливается в низкий уровень, системой SPI это воспринимается как выбор шины другим ведущим устройством и попытка передать данные ведомому. Для избежания конфликтов на шине система SPI делает следующее:
1. Сбрасывается бит MSTR в SPCR, система SPI становится ведомой. При этом ножки MOSI и SCK становятся входами.
2. Устанавливается флаг SPIF в SPSR, если разрешены прерывания, будет исполнена программа обслуживания прерывания.
Таким образом если передача по SPI производится в режиме ведущего и существует возможность установки вывода SS в низкий уровень, прерывание должно отслеживать установлен ли бит MSTR. Если бит MSTR будет сброшен при переходе в режим ведомого контроллера, обратно он должен быть установлен пользователем.
Если система SPI сконфигурирована как ведомая, вывод SS всегда является входом. Когда SS переводится в низкий уровень, система SPI активируется и ножка MISO, если это задано пользователем, становится выходом. Другие выводы являются входами. Если внешним устройством на вывод SS подан высокий уровень, все выводы становятся входами, а система SPI становится пассивной, т.е. не будет принимать данные.
Режимы обмена данными
Биты CPHA и CPOL определяют четыре комбинации фазы и полярности SCK относительно битов данных. Битом CPOL задается полярность импульсов на выводе SCK, при CPOL=0 полярность импульсов положительная, при отсутствии импульсов на выводе удерживается низкий уровень. При CPOL=1 полярность импульсов отрицательная, при отсутствии импульсов на выходе высокий уровень. Битом CPHA задается фронт по которому обрабатываются биты данных. При CPHA=0 обработка происходит по переднему фронту импульсов SCK (для CPOL=0 переход из низкого уровня в высокий, для CPOL=1 - из высокого в низкий). При CPHA=1 обработка происходит по заднему фронту импульсов SCK.
Бит 7 - SPIE - Разрешение прерываний от SPI - если этот бит установлен, при установке бита SPIF в регистре SPSR выполняется прерывание от SPI, если разрешены общие прерывания.
Бит 6 - SPE - Разрешение SPI - Этот бит должен быть установлен для осуществления любых операций по шине SPI.
Бит 5 - DORD - Порядок бит данных - Если этот бит установлен, при обмене первым передается младший бит данных. Если бит сброшен – первым передается старший бит.
Бит 4 - MSTR - Выбор ведущего/ведомого - При установке этого бита шина SPI работает в режиме ведущего, при сбросе - в режиме ведомого. Если вывод SS сконфигурирован как вход и устанавливается в низкий уровень когда установлен бит MSTR, бит MSTR сбрасывается и устанавливается бит SPIF в регистре SPSR. Для возобновления работы в режиме ведущего пользователь должен установить этот бит.
Бит 3 - CPOL - Полярность тактовых сигналов - Этим битом задается полярность импульсов на выводе SCK, при CPOL=0 полярность импульсов положительная, при отсутствии импульсов на выводе удерживается низкий уровень. При CPOL=1 полярность импульсов отрицательная, при отсутствии импульсов на выходе высокий уровень.
Бит 2 - CPHA - Фазировка тактовых импульсов. - Этим битом задается фронт по которому обрабатываются биты данных. При CPHA=0 обработка происходит по переднему фронту импульсов SCK (для CPOL=0 переход из низкого уровня в высокий, для CPOL=1 - из высокого в низкий). При CPHA=1 обработка происходит по заднему фронту импульсов SCK.
Биты 1,0 - SPR1,SPR0 - Выбор тактовой частоты SPI. - Этими битами задается скорость работы SPI шины для ведущего устройства. Для ведомого контролерра установка этих бит не имеет значения. Соотношение тактовой частоты процессора и частоты SCK приведено в таблице:
Таблица 17. Соотношение между SCK и тактовой частотой процессора
0Eh(2Eh) 7 6 5 4 3 2 1 0
SPIF WCOL - - - - - -
R R R R R R R R
Начальное значение 0 0 0 0 0 1 0 0
Бит 7 - SPIF - флаг прерывания SPI. После завершения обмена устанавливается бит SPIF и генерируется прерывание, если установлен бит SPIE в SPCR и разрешены глобальные прерывания. Этот флаг устанавливается и в том случае, если на вывод SS, сконфигурированный как вход, подается низкий уровень, когда SPI работает в режиме ведущего. Флаг SPIF сбрасывается аппаратно при выполнении соответствующего вектора прерывания. Кроме того бит SPIF, если он был установлен, сбрасывается при первом же чтении регистра SPSR и последующем доступе к регистру данных SPI.
Бит 6 - WCOL - Ошибка записи. - Этот бит устанавливается при записи в регистр SPDR во время обмена. Чтение регистра во время обмена дает неверный результат, запись в него не производится. Так же как и бит SPIF, WCOL сбрасывается (если он был установлен) при первом же чтении регистра SPSR и последующем доступе к регистру SPDR.
Биты 5..0 - зарезервированы. В AT90S2333/4433 эти биты зарезервированы и всегда читаются как 0.
SPI интерфейс также используется для загрузки и чтения памяти программ и содержимого EEPROM процессора, программирование процессора через SPI интерфейс будет рассмотрено ниже.
Регистр данных SPI доступен для чтения и записи и используется для обмена данными между набором регистров и регистром сдвига SPI. Запись в регистр инициирует передачу данных. При чтении регистра читаются данные и буфера регистра сдвига.
УНИВЕРСАЛЬНЫЙ АСИНХРОННЫЙ ПРИЕМО-ПЕРЕДАТЧИК
В состав AT90S2333/4433 входит универсальный асинхронный приемопередатчик (UART), его основные особенности:
- генерация произвольных значений скорости
- высокая скорость при низких тактовых частотах
- 8 или 9 бит данных
- фильтрация шума
- Определение переполнения
- Детектирование ошибки кадра
- Определение неверного стартового бита
- Три раздельных прерывания - завершение передачи, очистка регистра передачи и завершение приема.
- Режим мультипроцессорного обмена.
Передача данных
Передача данных инициируется записью передаваемых данных в регистр ввода/вывода данных UART - UDR. Данные пересылаются из UDR в сдвиговый
регистр передатчика когда:
- новый символ записывается в UDR после того как был выдвинут стоповый бит для предыдущего символа. При этом сдвиговый регистр загружается сразу.
- новый символ записывается в UDR до того как выдвинут стоповый бит для предыдущего символа. При этом сдвиговый регистр записывается сразу после того, как будет выдвинут стоповый бит предыдущего символа.
При этом в регистре состояния UART - USR устанавливается бит-признак очистки регистра данных - UDRE/ Когда этот бит установлен, UART готов к приему следующего символа. При перезаписи UDR в 10(11)- разрядный сдвиговый регистр, бит 0 сдвигового регистра обнуляется (стартовый бит), а бит 9 или 10 устанавливается (стоповый бит). Если выбрано 9-битовое слово данных (установлен бит CHR9 в регистре UCR), бит TXB8 из UCR переписывается в 9-й бит сдвигового регистра передатчика.
После тактового импульса, следующего с частотой передачи, стартовый бит выдвигается на вывод TXD. Затем выдвигаются данные, начиная с младшего бита. После того как выдвинут стоповый бит, в сдвиговый регистр загружаются новые данные, если они были записаны в UDR во время передачи. При загрузке устанавливается бит UDRE. Если до выдвижения стопового бита в регистр UDR не поступают новые данные, UDRE остается установленным до последующей записи UDR. Если новые данные не поступили и на выводе TXD появляется стоповый бит, в регистре USR устанавливается флаг окончания передачи - TXC.
Установка бита TXEN в UCR разрешает работу передатчика. При очистке бита TXEN, вывод PD1 можно использовать для ввода/вывода данных. Если бит TXEN установлен, передатчик UART подключен к выводу PD1 независимо от установки бита DDD1 в регистре DDRD.
Прием данных
Логическая схема приемника обрабатывает сигнал на выводе RXD с частотой в 16 больше скорости передачи (для обработки одного бита принимаемой последовательности, производится 16 выборок входного сигнала). В состоянии ожидания одна выборка логического нуля интерпретируется как спадающий фронт стартового бита, после чего запускается последовательность обнаружения стартового бита. Если в первой выборке сигнала обнаружен нулевой отсчет, приемник обрабатывает 8, 9 и 10 выборки сигнала на выводе RXD. Если хотя бы две из трех выборок равны логической единице, стартовый бит считается шумом и приемник ждет следующего перехода из 1 в 0. Если обнаружен стартовый бит, начинается обработка бит данных. Решение об уровне данных также производится по 8, 9 и 10 выборкам входного сигнала, уровень входного сигнала определяется по равенству двух выборок. После того как уровень данных определен, данные вдвигаются в сдвиговый регистр приемника. Для определения стопового бита хотя бы две из трех выборок входного сигнала должны быть равны 1. Если это условие не выполняется, в регистре USR устанавливается флаг ошибки кадра FE. Перед чтением данных из регистра UDR пользователь должен проверять бит FE для обнаружения ошибок кадра. Независимо от принятия правильного стопового бита по окончанию приема символа принятые данные переписываются в UDR и устанавливается флаг RXC в регистре USR. Физически регистр UDR состоит из двух отдельных регистров, один используется для передачи данных, другой - для приема. При чтении UDR происходит доступ к регистру приемника, при записи - к регистру передатчика. При обмене 9-битовыми данными 9-й бит принятых данных записывается в бит RXB8 регистра UCR. Если при приеме символа из регистра UDR не был прочитан предыдущий символ, в регистре UCR устанавливается флаг переполнения - OR. Установка этого бита означает, что последний принятый байт данных не переписывается из сдвигового регистра в регистр UDR и будет потерян. Бит OR буферирован и обновляется при чтении правильных данных из UDR. Таким образом, пользователь всегда может проверить состояние OR после чтения UDR и обнаружить происшедшее переполнение. При сбросе бита RXEN в регистре UCR прием данных запрещается. При этом вывод PD0 можно использовать для ввода/вывода общего назначения. При установке RXEN, приемник подключен к выводу PD0 независимо от состояния бита DDD0 в регистре DDRD.
Режим мультипроцессорного обмена Режим многопроцессорного обмена позволяет нескольким ведомым процессорам принимать данные от ведущего. Для этого сначала декодируется адресный байт, который определяет к какому из процессоров обращается ведущий.
Если ведомый процессор принял правильный адрес, последующие
байты он принимает как данные, в то время как остальные ведомые процессоры игнорируют принимаемые байты до приема следующего адреса. Для работы в режиме ведущего процессор должен установить 9-битовый режим передачи (установлен бит CHR9 в UCSRB). Для передачи адресного байта девятый бит должен устанавливаться в 1, и сбрасываться для передачи байтов данных. В ведомых процессорах механизм приема слегка отличается для 8-ми и 9-ти битового режима приема. При приеме восьми бит (сброшен бит CHR9 в UCSRB), стоповый бит для адресного байта равен единице и равен нулю для байт данных. В 9-ти битовом режиме для адресного байта устанавливается 9-й бит, для байт данных он будет сброшен, стоповый бит всегда будет равен 1. Для обмена данными в многопроцессорном режиме необходимо выполнить следующую процедуру.
1. Все подчиненные процессоры устанавливают обмен в многопроцессорном режиме (установлен бит MPCM в UCSRA)
2. Ведущий процессор посылает адресный байт, все подчиненные процессоры читают и принимают этот байт. В ведомых процессорах устанавливается флаг RXC в UCSRA.
3. Каждый из ведомых процессоров читает регистр UDR и определяет был ли он выбран. Если процессор выбран, он сбрасывает флаг MPCM в UCSRA, иначе он будет ожидать следующего адресного байта.
4. Для каждого принятого байта данных в ведомом процессоре устанавливается флаг завершения приема (RXC в UCSRA). Кроме того в 8-битовом режиме будет генерироваться ошибка кадра (FE в UCSRA), поскольку стоповый бит будет равен 0. В других подчиненных процессорах
установлен бит MPCM, поэтому байты данных будут игнорироваться, регистр UDR не записывается, флаги RXC и FE не устанавливаются.
5. После передачи последнего байта данных процесс повторяется с шага 2.
Физически регистр UDR является двумя отдельными регистрами, доступ к которым происходит по одному адресу. При записи происходит запись в регистр передатчика, при чтении - читается регистр приемника.
РЕГИСТР УПРАВЛЕНИЯ И СОСТОЯНИЯ UART (UСSRA)
0Bh(2Bh) 7 6 5 4 3 2 1 0
RXC TXC UDRE FE OR - - MPCM
R RW R RW RW RW RW RW
Начальное значение 0 0 1 0 0 1 0 0
Бит 7 - RXC - прием завершен. Этот бит устанавливается в 1 когда принятый символ переписывается из сдвигового регистра приемника в регистр UDR. Бит устанавливается независимо от обнаружения ошибки кадра. Если установлен бит RXCIE в регистре UCR, при установке бита выполняется прерывание по завершению приема символа. RXC сбрасывается при чтении UDR. При использовании приема данных по прерыванию, обработчик прерывания должен читать регистр UDR для сброса RXC, иначе при выходе из прерывания оно будет вызвано снова.
Бит 6 - TXC - передача завершена. Этот бит устанавливается в 1 если символ из сдвигового регистра передатчика (включая стоповый бит) передан, а в регистр UDR не были записаны новые данные. Этот флаг особенно полезен при полудуплексной связи, когда предающее устройство должно перейти в режим приема и освободить линию связи сразу по окончанию передачи. Если установлен бит TXIE в регистре UCR, при установке TXC выполняется прерывания по окончанию передачи. TXC сбрасывается аппаратно при выполнении соответствующего вектора прерывания. Кроме того, бит можно сбросить записав в него 1.
Бит 5 - UDRE - регистр данных UART пуст. Этот бит устанавливается в 1 когда данные, записанные в UDR переписываются в регистр сдвига передатчика. Установка этого бита означает, что передатчик готов принять следующий символ для передачи. Если установлен бит UDRIE в регистре UCR, при установке этого бита выполняется прерывание окончания передачи. Бит UDRE сбрасывается при записи регистра UDR. При использовании передачи управляемой прерыванием, подпрограмма обслуживания прерывания должна записывать UDR, чтобы сбросить бит UDRE, иначе при выходе из прерывания оно будет вызвано снова. При сбросе этот бит устанавливается в 1, чтобы проиндицировать готовность передатчика.
Бит 4 - FE - ошибка кадра. Этот бит устанавливается при обнаружении условия ошибки кадра, т.е. если стоповый бит принятого байта равен 0. Бит FE сбрасывается при приеме единичного стопового бита.
Бит 3 - OR - переполнение. Этот бит устанавливается при обнаружении условия переполнения, т.е. когда символ из регистра UDR не был прочитан до того, как заполнился сдвиговый регистр приемника. Этот бит буферирован, т.е. остается установленным до тех пор, пока из регистра UDR не будут прочитаны правильные данные. Бит OR сбрасывается когда принятые данные переписываются в UDR.
Биты 2..1 - зарезервированы. В AT90S2333/4433 эти биты зарезервированы и всегда читаются как 0.
Бит 0 - MPCM - режим мультипроцессорного обмена. Этот бит используется для перехода в режим мультипроцессорного обмена. Этот бит устанавливается когда ведомый процессор ожидает приема адресного байта. Когда ведомый процессор распознает свой адрес он должен сбросить бит MPCM и начать прием данных.
Бит 7 - RXCIE - Разрешение прерывания по окончанию приема. Если этот бит установлен (1), установка бита RXC в регистре UCSRA приводит к выполнению прерывания по окончанию приема (при условии что разрешены прерывания).
Бит 6 - TXCIE - Разрешение прерывания по окончанию передачи. Если этот бит установлен, установка бита TXC в UCSRA приводит к выполнению прерывания по окончанию передачи (при условии, что прерывания разрешены).
Бит 5 - UDRIE - Прерывание по очистке регистра данных последовательного порта. Если этот бит установлен, установка бита UDRE в UCSRA приводит к выполнению прерывания по очистке регистра данных UART (при условии, что прерывания разрешены).
Бит 4 - RXEN - Разрешение приемника. При установке этого бита разрешается работа приемника UART. Если приемник выключен, флаги TXC, OR и FE не устанавливаются. Если эти флаги установлены, сброс RXEN не очищает их.
Бит 3 - TXEN - Разрешение передатчика. При установке этого бита разрешается работа передатчика UART. При запрещении работы передатчика во время передачи символа, он продолжает работать пока не будет очищен сдвиговый регистр и не будет передан символ, помещенный в UDR.
Бит 2 - CHR9 - 9-битовые посылки. Если этот бит установлен, принимаемые и передаваемые символы имеют длину 9 бит. Для передачи и приема 9-го символа используются биты RXB8 и TXB8 соответственно. 9-й бит можно использовать как дополнительный стоповый бит или как признак четности.
Бит 1 - RXB8 - Бит 8 принимаемых данных. Если установлен бит CHR9, сюда записывается 9-й бит принятых данных.
Бит 0 - TXB8 - Бит 8 передаваемых данных. Если установлен бит CHR9, отсюда берется 9-й бит передаваемых данных.
ГЕНЕРАТОР СКОРОСТИ ПЕРЕДАЧИ
Генератор скорости передачи это делитель частоты, который генерирует скорости в соответствии с нижеприведенным выражением:
BAUD = Fck / (16*(UBRR+1))
здесь BAUD - скорость передачи (бод)
Fck - частота тактового генератора процессора
UBRR - содержимое регистров UBRRH и UBRR (0...4095)
В следующей таблице приведены значения регистра UBRR и процентное отклонение от стандартной скорости передачи для стандартных частот кварцевых генераторов.
Это 12-разрядный регистр, который задает скорость передачи последовательного порта в соответствии с выражением приведенным выше. В регистре UBRRHI хранятся 4 старших бита, в UBRR - 8 младших бит.
АНАЛОГОВЫЙ КОМПАРАТОР
Аналоговый компаратор сравнивает входные напряжение на положительном входе PD6 (AIN0) и отрицательном входе PD7(AIN1). Когда напряжение на положительном входе больше напряжения на отрицательном, устанавливается бит ACO (Analog Comparator Output). Выход аналогового компаратора можно установить на работу с функцией захвата Таймера/Счетчика1. Кроме того, компаратор может вызывать свое прерывание. Пользова-
тель может установить установить срабатывание прерывания по нарастающему или спадающему фронту, или по переключению.
РЕГИСТР УПРАВЛЕНИЯ И СОСТОЯНИЯ АНАЛОГОВОГО КОМПАРАТОРА (ACSR).
Бит 7 - ACD - Запрещение аналогового компаратора. Когда этот бит установлен, питание от аналогового компаратора отключается. Для отключения компаратора этот бит можно установить в любое время. Обычно это свойство используется если критично потребление процессора в холостом режиме и восстановление работы процессора от аналогового компаратора не требуется. При изменении бита ACD прерывания от аналогового компаратора должны быть запрещены сбросом ACIE в регистре ACSR. В противном случае прерывание может произойти во время изменения бита.
Бит 6 - AINBG - Выбор напряжения сравнения аналогового компаратора. Когда этот бит установлен, вывод AIN0 подключается к напряжению 1.22 + 0.05В. Когда бит сброшен возобновляется нормальная работа вывода AIN0.
Бит 5 - ACO - Выход аналогового компаратора. Бит ACO непосредственно подключен к выходу аналогового компаратора.
Бит 4 - ACI - Флаг прерывания от аналогового компаратора. Этот бит устанавливается когда переключение выхода компаратора совпадает с режимом прерывания установленным битами ACIS1 и ACIS0. Программа обработки прерывания от аналогового компаратора выполняется если установлен бит ACIE (1) и установлен бит I в регистре состояния. ACI сбрасывается аппаратно при выполнении соответствующего вектора прерывания. Другой способ очистить ACI - записать во флаг логическую единицу.
Бит 3 - ACIE - Разрешение прерывания от аналогового компаратора. Когда установлен этот бит и бит I регистра состояния, прерывания от аналогового компаратора отрабатываются. Если бит очищен (0), прерывания запрещены.
Бит 2 - ACIC - Захват по выходу аналогового компаратора. Если этот бит установлен, функция захвата таймера/счетчика1 управляется выходом аналогового компаратора. При этом выход компаратора подключается непосредственно к схеме обработки захвата, предоставляя удобные средства подавления шума и выбора фронта предусмотренные прерыванием захвата по входу. Когда бит очищен, схема захвата и компаратор разъединены. Чтобы компаратор мог управлять функцией захвата таймера/счетчика1, должен быть установлен бит TICIE1 в регистре TIMSK.
Биты 1,0 - ACIS1, ACIS0 - Выбор режима прерывания аналогового компаратора. Различные установки приведены ниже.
Таблица 19. Установки ACIS1/ACIS0
ACIS1 ACIS0 Описание
0 0 Прерывание от компаратора по переключению выхода
0 1 Зарезервировано
1 0 Прерывание от компаратора по спадающему фронту выхода
1 1 Прерывание от компаратора по нарастающему фронту выхода
Примечание: При изменении битов ACIS1/ACIS0 прерывания от аналогового компаратора должны быть запрещены сбросом бита разрешения прерывания в регистре ACSR. Иначе прерывание может произойти при изменении битов.
АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
Основные характеристики:
- разрешение 10 бит
- точность +- 1/2 младшего разряда
- время преобразования 65-260 uS
- 6 мультиплексирумых входов
- работа с полным размахом напряжения
- непрерывный режим или одиночные преобразования
- прерывание по завершению преобразования
- подавление шума в режиме Sleep
AT90S2333/4433 имеют 10-разрядный АЦП последовательного приближения. АЦП подключен к выходу шестивходового мультиплексора. Мультиплексор позволяет подключать на вход АЦП любой из входов порта C. В состав АЦП входит усилитель выборки-хранения, который позволяет сохранять на входе АЦП уровень напряжения постоянный за время преобразования.
АЦП имеет два отдельных вывода питания AVCC и AGND. ФПТВ должен подключаться к GND, напряжение на AVCC не должно отличаться от VCC более чем на +-0.3В. Внешнее опорное напряжение должно подаваться на вывод AREF. Это напряжение должно лежать в пределах AGND-AVCC.
РАБОТА АЦП
АЦП может работать в двух режимах - одиночного преобразования и непрерывном. В режиме одиночного преобразование каждое преобразование инициируется пользователем. В непрерывном режиме АЦП производит непрерывную обработку входного сигнала и обновляет регистр данных АЦП. Переключение режимов осуществляется битом ADFR в регистре ADCSR. Регистр ADMUX выбирает один из шести входов подключаемый ко входу АЦП. Кроме того в качестве входа можно использовать фиксированное опорное напряжение. Работа АЦП разрешается записью логической "1" в бит разрешения АЦП (ADEN в ADCSR). Перед первым преобразованием после разрешения АЦП выполняется одно "пустое" преобразование инициализирующее АЦП. Для пользователя единственное отличие первого преобразования от последующих заключается в том, что оно занимает 25 тактовых импульсов вместо обычных 13.
Преобразование запускается записью логической 1 в бит запуска АЦП - ADCS. Этот бит остается установленным пока идет преобразование и аппаратно сбрасывается, когда преобразование завершается. Если во время преобразования происходит переключение канала, пред переключением АЦП завершает текущее преобразование.
Операция выборки-хранения занимает один цикл после запуска преобразования. Это позволяет пользователю устанавливать номер входного канала одновременно с запуском преобразования Поскольку результат преобразования занимает 10 разрядов, для хранения результата используется два регистра ADCH и ADCL, которые должны быть прочитаны для получения результата. Для защиты данных, чтобы обеспечить чтение результата одного преобразования из обоих регистров используется специальная логика защиты данных.
Этот механизм работает так:
При чтении данных первым должен читаться регистр ADCL. Доступ АЦП к регистру данных блокируется. Это приводит к тому, что если прочитан байт ADCL и преобразование завершилось до того как прочитан регистр ADCH, регистр данных не изменяется и результат преобразования будет потерян. Доступ АЦП к регистру данных разрешается после чтения ADCH. АЦП имеет собственное прерывание, которое выполняется по завершению преобразования. Если доступ АЦП к регистру данных запрещен (между чтением ADCL и ADCH), прерывание вызывается даже если данные потеряны. Предварительный делитель АЦП работает с тактовыми частотами в диапазоне 50-200 kHz. Для полного преобразования АЦП необходимо 13 тактов, т.е. преобразование занимает от 65 до 260 uS. Корректное значение выхода АЦП гарантируется только для тактовых частот не выходящих из приведенного диапазона. Для генерации тактовой частоты АЦП из тактовой частоты процессора выше 100 кГц используются биты ADPS0-ADPS2. Предварительный делитель начинает счет в момент разрешения АЦП установкой бита ADEN в ADCSR. Предварительный делитель продолжает работать до тех пор, пока установлен бит ADEN и непрерывно сбрасывается если бит ADEN сброшен. Функция подавления шумов АЦП Одна из особенностей АЦП - функция подавления шумов, АЦП может осуществлять преобразования в режиме холостого хода, это позволят уменьшить шумы, наводимые ядром процессора. Чтобы воспользоваться этой возможностью, необходимо произвести следующую процедуру:
1. Удостоверьтесь, что АЦП разрешен и не занят преобразованием. Необходимо выбрать режим одиночного преобразования и разрешить прерывания по окончанию преобразования.
ADEN=1
ADSC=0
ADFR=0
ADIE=1
2. Перейти в режим холостого хода. АЦП начнет преобразование после того как остановится процессор.
3. Если за время преобразования не произойдут другие прерывания, по окончанию преобразования процессор выйдет из режима холостого хода и выполнит прерывание по окончанию преобразования.
Бит 7 - зарезервирован; в AT90S2333/4433 этот бит зарезервирован и при записи должен устанавливаться в 0.
Бит 6 - ADCBG - выбор опорного напряжения АЦП - при установке этого бита на вход АЦП подается фиксированное напряжение 1.22+-0.05В, когда бит сброшен, вход АЦП подключается к одному из внешних входов согласно установке битов MUX2..MUX0.
Биты 5..3 - зарезервированы. В AT90S2333/4433 эти биты зарезервированы и при записи должны устанавливаться в 0.
Биты 2..0 - MUX2..MUX0 - выбор аналогового входа. Содержимое этих бит определяет какой из аналоговых входов подключен на вход АЦП.
Бит 7 - ADEN - Разрешение АЦП. - При записи логической "1" в этот бит разрешается работа АЦП. При установке бита в "0" АЦП выключается. При выключении АЦП до окончания преобразования, преобразование не завершается.
Бит 6 - ADSC - Запуск преобразования АЦП. - В режиме одиночного преобразования для запуска преобразования в этот бит должна быть записана "1". При запуске преобразования битом ADSC время преобразования отчитывается ль начала следующего периода частоты на выходе делителя. При установке ADSC после разрешения АЦП или при одновременном разрешении АЦП и установке ADSC, первому преобразованию предшествует "пустой" цикл преобразования. Во время этого цикла происходит инициализация АЦП. Во время преобразования бит ADSC остается установленным и сбрасывается при завершении преобразования, но до того, как результат переписывается в регистр данных АЦП. Это позволяет запустить новое преобразование до того как завершится текущее. Новое преобразование будет запущено сразу по окончанию текущего. Если преобразованию предшествует "пустой" цикл, бит ADSC остается установленным пока не будет завершено реальное преобразование. Запись 0 в этот бит не дает результата.
Бит 5 - ADFR - Выбор непрерывного преобразования АЦП. - Когда этот бит установлен, включается режим непрерывного преобразования АЦП. В этом режиме АЦП непрерывно производит выборки сигнала и обновляет регистр данных. При сбросе этого бита режим непрерывного преобразования отключается.
Бит 4 - ADIF - Флаг прерывания АЦП. - Этот флаг устанавливается когда завершается цикл преобразования АЦП и обновляется регистр данных АЦП. Если установлены флаг глобального разрешения прерываний (I в
SREG) и бит ADIE, по завершению преобразования выполняется прерывание.
Флаг ADIF сбрасывается аппаратно при выполнении соответствующего прерывания. Другой способ сбросить флаг - записать в него "1". Необходимо предостеречь, что при чтении-модификации-записи ADCSR может быть запрещено отложенное прерывание. Это же касается и команд SBI и CBI.
Бит 3 - ADIE - Разрешение прерывания от АЦП. - При установке этого бита и бита I в регистре SREG разрешены прерывания по окончанию преобразования АЦП.
Биты 2..0 - ADPS2..ADPS0 - биты установки предварительного делителя. - Эти биты задают коэффициент деления тактовой частоты процессора и задают тактовую частоту работы АЦП.
05h(25h) 7 6 5 4 3 2 1 0
- - - - - MSB
R R R R R R R R
Начальное значение 0 0 0 0 0 0 0 0
ADCL
04h(24h) 7 6 5 4 3 2 1 0
LSB
R R R R R R R R
Начальное значение 0 0 0 0 0 1 0 0
Сканирование аналоговых каналов
Поскольку смена аналоговых каналов всегда происходит после завершения преобразования, для переключения каналов преобразователя можно использовать режим непрерывного преобразования. Обычно для переключения каналов используется прерывание по завершению преобразования. Однако пользователь должен принимать во внимание следующие факторы:
- в режиме непрерывного преобразования, цикл выборки-хранения следующего преобразования начинается через полтора тактовых цикла после того как результат текущего преобразования записывается в регистр данных АЦП и устанавливается флаг ADIF. Если канал АЦП переключится до того как произойдет операция выборки-хранения, результат преобразования будет отражать новое состояние мультиплексора, если ADMUX изменится после выборки-хранения, следующий результат будет использовать прежнее значение входного канала. Новый подключенный канал будет обслужен в следующем цикле преобразования. При чтении регистра ADMUX всегда возвращается последнее записанное в него число, независимо от того, какой канал используется для текущего преобразования.
Техника подавления шума АЦП
Цифровые схемы внутри и снаружи AT90S2333/4433 генерируют электромагнитные излучения, которые могут повлиять на точность аналоговых измерений. Если точность преобразования важна, уровень ума может быть понижен при помощи следующей техники:
1. Аналоговая часть процессора и все аналоговые компоненты устройства должны иметь отдельно разведенную на печатной плате землю. Аналоговая земля должна соединяться с цифровой только в одной точке печатной платы.
2. Путь прохождения аналогового сигнала должен быть коротким насколько можно. Старайтесь отделять аналоговые дорожки от цифровых аналоговой землей и проводить их как можно дальше от высокоскоростных цифровых сигналов.
3. Вывод AVcc должен подключаться к источнику Vcc через RC цепочку, как показано на рисунке:
4. Для уменьшения шума наводимого процессором используйте функцию подавления шума.
5. Если какие-то выводы порта С используются для вывода цифровых сигналов, они не должны переключаться во время преобразования.
ХАРАКТЕРИСТИКИ АЦП (T=-40...+85 град.)
Разрешение 10 бит
Интегральная нелинейность (Vref>2V), 0.2(тип),0.5(макс) ед.мл.разр.
Дифференц. нелинейность (Vref>2V), 0.2(тип),0.5(макс) ед.мл.разр.
Ошибка нуля (смещение) 1(тип) ед.мл.разр.
Время преобразования 65...260 мкС
Тактовая частота 50...200 кГц
Напряжение AVcc Vcc+-0.3В (не больше 6В)
Опорное напряжение Agnd...AVcc
Вх.сопр. по вх. опорн. напр. 6..10(тип)..13 кОм
Вх сопр. аналог. входа 100 (тип) МОм
ПОРТЫ ВВОДА/ВЫВОДА
Порт B
Порт B 6-разрядный двунаправленный порт ввода/вывода.
Для обслуживания порта отведено три регистра: регистр данных PORTB (18h, 38h), регистр направления данных - DDRB (17h, 37h) и ножки порта B - PINB (16h, 36h). Адрес ножек порта B предназначен только для чтения, в то время как регистр данных и регистр направления данных - для чтения/записи.
Все выводы порта имеют отдельно подключаемые подтягивающие резисторы. Выходы порта B могут поглощать ток до 20 mA и непосредственно управлять светодиодными индикаторами. Если выводы PB0..PB5 используются как входы и замыкаются на землю, если включены внутренние подтягивающие резисторы, выводы являются источниками тока (Iil). Дополнительные функции выводов порта B приведены в таблице 20.
Таблица 21. Альтернативные функции выводов порта B
16h(36h) 7 6 5 4 3 2 1 0
- - PINB5 PINBO
R R RW RW RW RW RW RW
Начальное значение 0 0 Z Z Z Z Z Z
PINB не является регистром, по этому адресу осуществляется доступ к физическим значениям каждого из выводов порта B. При чтении PORTB, читаются данные из регистра-защелки, при чтении PINB читаются логические значения присутствующие на выводах порта.
ПОРТ B, КАК ПОРТ ВВОДА/ВЫВОДА ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ
Все 6 бит порта B при использовании для ввода/вывода одинаковы.
Бит DDBn регистра DDRB выбирает направление передачи данных. Если бит установлен (1), вывод сконфигурирован как выход. Если бит сброшен (0) - вывод сконфигурирован как вход. Если PORTBn установлен и вывод сконфигурирован как вход, включается КМОП подтягивающий резистор. Для отключения резистора, PORTBn должен быть сброшен (0) или вывод должен быть сконфигурирован как выход.
Таблица 22. Влияние DDBn на выводы порта B
DDBn PORTBn Вх/Вых Подт.резист Комментарий
0 0 Вход Нет
0 1 Вход Да PBn источник тока Iil, если извне соединен с землей
1 0 Выход Нет Выход установлен в 0
1 1 Выход Нет Выход установлен в 1
n = 5...0 - номер вывода
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ФУНКЦИИ PORTB
SCK - PORTB, Bit 5 - Выход тактовой частоты ведущего и тактовый вход ведомого процессора канала SPI. Если работа SPI разрешена и шина сконфигурирована как ведомая, этот вывод устанавливается на ввод независимо от установки DDB5. Если процессор работает как ведущий, направление передачи данных по этому выводу определяется DDB5. Когда вывод устанавливается на ввод, подключение подтягивающего резистора состоянием бита PORTB5. Подробнее см. описание порта SPI.
MISO - PORTB, Bit 4 - Вход данных ведущего, выход ведомого в канале SPI. Если разрешена работа SPI в качестве ведущего, вывод PB4 сконфигурирован как вход независимо от установки DDB4. Если SPI разрешен и работает как ведомый, направление передачи данных управляется состоянием DDB4. Когда вывод принудительно сконфигурирован как вход, подключение подтягивающего резистора по-прежнему управляется состоянием бита PORTB4. Подробнее см. описание порта SPI.
MOSI - PORTB, Bit 3 - Выход данных ведущего, вход ведомого в канале SPI. Когда SPI работает как ведомый, этот вывод работает как вход независимо от установки бита DDB3. При работе SPI ведомым направление передачи этого вывода управляется битом DDB3. Когда вывод принудительно сконфигурирован как вход, подключение подтягивающего резистора по
прежнему управляется состоянием бита PORTB3. Подробнее см. описание
порта SPI.
SS - PORTB, Bit 2. - Вход выбора ведомого. Если канал работает как ведомый, этот вывод работает как вход независимо то установки DDB2.
SPI активируется как ведомый при переводе этого вывода в низкое состояние. При работе SPI как ведущего, направление передачи данных через этот вывод управляется битом DDB2. Когда вывод переводится в состояние ввода, подключение подтягивающего резистора управляется битом PORTB2. Подробнее см. описание порта SPI.
OC1 - PORTB, Bit 1. Выход совпадения. Вывод PB1 может работать как внешний выход совпадения таймера/счетчика 1. Для обслуживания этой функции вывод должен быть сконфигурирован как выход (DDB1=1). Разрешение работы этой функции рассмотрено при описании таймера. Вывод OC1
также работает как выход при работе таймера в режиме ШИМ.
ICP - PORTB, Bit 0. Вход захвата. Вывод PB0 может работать как внешний вход захвата Таймера/счетчика 1. Для обслуживания этой функции вывод должен быть сконфигурирован как вход. Подробнее см. описание работы таймера.
Порт C
Порт C 6-разрядный двунаправленный порт ввода/вывода.
Для обслуживания порта отведено три регистра: регистр данных PORTC (15h, 35h), регистр направления данных - DDRC (14h, 34h) и ножки порта C - PINC (13h, 33h). Адрес ножек порта C предназначен только для чтения, в то время как регистр данных и регистр направления данных - для чтения/записи. Все выводы порта имеют отдельно подключаемые подтягивающие резисторы. Выходы порта C могут поглощать ток до 20 mA и непосредственно управлять светодиодными индикаторами. Если выводы PC0..PC5 используются как входы и замыкаются на землю, если включены внутренние подтягивающие резисторы, выводы являются источниками тока (Iil). Дополнительные функции порта C - аналоговые входы АЦП. Если некоторые из выводов порта сконфигурированы как выходы, во время преобразования не рекомендуется производить их переключение. В экономичном режиме триггеры Шмитта отключаются от цифровых входов. Это позволяет удерживать на входах аналоговое напряжение Vcc/2 без заметного увеличения потребления.
13h(33h) 7 6 5 4 3 2 1 0
- - PINC5 PINC0
R R RW RW RW RW RW RW
Начальное значение 0 0 Z Z Z Z Z Z
PINC не является регистром, по этому адресу осуществляется доступ к физическим значениям каждого из выводов порта C. При чтении PORTC, читаются данные из регистра-защелки, при чтении PINC читаются логические значения присутствующие на выводах порта.
ПОРТ C, КАК ПОРТ ВВОДА/ВЫВОДА ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ
Все 6 бит порта C при использовании для ввода/вывода одинаковы.
Бит DDCn регистра DDRC выбирает направление передачи данных. Если бит установлен (1), вывод сконфигурирован как выход. Если бит сброшен (0) - вывод сконфигурирован как вход. Если PORTCn установлен и вывод сконфигурирован как вход, включается КМОП подтягивающий резистор. Для отключения резистора, PORTCn должен быть сброшен (0) или вывод должен быть сконфигурирован как выход.
Таблица 23. Влияние DDCn на выводы порта C
DDC PORTC InOut Подтягивающие резисторы описание
0 0 0 Нет Третье состояние
0 1 1 Да PBn источник тока Iil, если извне соединен с землей
1 0 0 Нет Выход установлен в 0
1 1 1 Нет Выход установлен в 1
Порт D
Порт D 8-разрядный двунаправленный порт ввода/вывода.
Для обслуживания порта отведено три регистра: регистр данных PORTD (12h, 32h), регистр направления данных - DDRD (11h, 31h) и ножки порта D - PIND (10h, 30h). Адрес ножек порта D предназначен только для чтения, в то время как регистр данных и регистр направления данных - для чтения/записи. Все выводы порта имеют отдельно подключаемые подтягивающие резисторы. Выходы порта D могут поглощать ток до 20 mA и непосредственно управлять светодиодными индикаторами. Если выводы PD0..PD7 используются как входы и замыкаются на землю, если включены внутренние подтягивающие резисторы, выводы являются источниками тока (Iil). Альтернативные функции порта приведены в таблице.
13h(33h) 7 6 5 4 3 2 1 0
- - PIND5 PIND0
R R RW RW RW RW RW RW
Начальное значение 0 0 Z Z Z Z Z Z
PIND не является регистром, по этому адресу осуществляется доступ к физическим значениям каждого из выводов порта D. При чтении PORTD, читаются данные из регистра-защелки, при чтении PIND читаются логические значения присутствующие на выводах порта.
ПОРТ D, КАК ПОРТ ВВОДА/ВЫВОДА ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ
Бит DDDn регистра DDRD выбирает направление передачи данных. Если бит установлен (1), вывод сконфигурирован как выход. Если бит сброшен (0) - вывод сконфигурирован как вход. Если PORTDn установлен и вывод сконфигурирован как вход, включается КМОП подтягивающий резистор. Для отключения резистора, PORTDn должен быть сброшен (0) или вывод должен быть сконфигурирован как выход.
Таблица 25. Влияние DDDn на выводы порта D
DDDn PORTDn InOut Подтягивающие резисторы Описание
0 0 Вход Нет Третье состояние
0 1 Вход Да PDn источник тока Iil, если извне соединен с землей
1 0 Выход Нет Выход установлен в 0
1 1 Выход Нет Выход установлен в 1
Альтернативные функции порта D
AIN1 - Порт D, бит7 - инвертирующий вход аналогового компаратора. Если вывод сконфигурирован как вход (DDD7=0) и отключен внутренний подтягивающий резистор, этот вывод может работать как инвертирующий вход аналогового компаратора. В экономичном режиме триггер Шмитта отключен от цифрового входа. Это позволяет удерживать на входе напряжение близкое к Vcc/2 без заметного увеличения потребления.
AIN0 - Порт D, бит6 - неинвертирующий вход аналогового компаратора. Если вывод сконфигурирован как вход (DDD6=0) и отключен внутренний подтягивающий резистор, этот вывод может работать как инвертирующий вход аналогового компаратора. В экономичном режиме триггер Шмитта отключен от цифрового входа. Это позволяет удерживать на входе напряжение близкое к Vcc/2 без заметного увеличения потребления.
T1 - Порт D, бит 5 - тактовый вход таймера/счетчика 1. Подробнее см. описание таймера.
T0 - Порт D, бит 4 - тактовый вход таймера/счетчика 0. Подробнее см. описание таймера.
INT1 - Порт D, бит 3 - вход внешних прерываний 1. Подробнее см. описание прерываний.
INT0 - Порт D, бит 2 - вход внешних прерываний 0. Подробнее см. описание прерываний.
TXD - Порт D, бит 1 - выход передатчика UART. Если разрешена работа передатчика UART, независимо от состояния DDRD1 этот вывод сконфигурирован как выход.
RXD - Порт D, бит 0 - выход приемника UART. Если разрешена работа приемника UART, независимо от состояния DDRD0 этот вывод сконфигурирован как выход. Когда UART использует вывод для приема данных, единица в PORTD0 подключает встроенный подтягивающий резистор.
ПРОГРАММИРОВАНИЕ ПАМЯТИ
Программирование битов блокировки памяти
Микроконтроллер имеет два бита блокировки, которые могут быть оставлены незапрограммированными (1) или программироваться (0), при этом достигаются свойства приведенные в таблице 20.
Таблица 26. Режимы защиты и биты блокировки
Биты блокировки Тип защиты
Режим LB1 LB2 описание
1 1 1 защита не установлена
2 0 1 дальнейшее программирование флэш памяти и EEPROM запрещено
3 0 0 как режим 2, но запрещено и чтение
Примечание: биты блокировки стираются только при полном стирании памяти
Биты конфигурации (Fuse bits)
В AT90S2333/4433 предусмотрены шесть бит конфигурации - SPIEN, BODLEVEL, BODEN, и CKSEL[2:0].
Когда запрограммирован бит SPIEN (0) разрешен режим
последовательного программирования. По умолчанию бит запрограммирован
(0). В режиме последовательного программирования этот бит недоступен.
BODLEVEL. Задает уровень срабатывания схемы сброса по пропаданию питания. Если бит незапрограммирован (1), этот уровень - 2.7В, для
запрограммированного бита - 4В. По умолчанию бит незапрограммирован.
BODEN. Когда этот бит запрограммирован (0), разрешен сброс по пропаданию питания. По умолчанию бит незапрограммирован.
CKSEL[2:0]. В таблице 4 приведены значения задержки при сбросе на которые влияют эти биты. По умолчанию биты установлены в 010 - 64mS+16K CK.
Код устройства
Все микроконтроллеры фирмы Atmel имеют 3-байтовый сигнатурный код, по которому идентифицируется устройство. Этот код может быть прочитан в параллельном и последовательном режимах. Эти три байта размещены в отдельном адресном пространстве и для AT90S4433 имеют следующие значения:
1. $000: $1E - код производителя - Atmel
2. $001: $92 - 4 кБ флэш памяти
3. $002: $01 - при $01=$92 - м/сх AT90S4433 для AT90S2333:
1. $000: $1E - код производителя - Atmel
2. $001: $91 - 2 кБ флэш памяти
3. $002: $05 - при $01=$92 - м/сх AT90S2333
Программирование флэш памяти и EEPROM
AT90S2333/4433 имеют 2кБ или 4кБ перепрограммируемой флэш памяти программ и 256 байт энергонезависимой памяти данных.
При поставке флэш память и память данных стерты (содержат FFh) и готовы к программированию. Микросхемы поддерживают высоковольтный (12В) параллельный режим программирования и низковольтный режим последовательного программирования. Напряжение +12В используется только для разрешения программирования, этот вывод почти не потребляет тока. Последовательный режим программирования предусмотрен для загрузки программы и данных в системе пользователя (внутрисистемное программирование). В обоих режимах программирования память программ и данных программируется байт за байтом. Для программирования EEPROM предусмотрен цикл автоматического стирания при программировании в последовательном режиме.
Параллельное программирование.
Ниже рассмотрено параллельное программирование флэш памяти программ, энергонезависимой памяти данных, битов блокировки и конфигурации. Некоторые выводы процессоров ниже называются именами, отражающими функциональное назначение сигналов при параллельном программировании. Выводы не приведенные в следующей таблице называются своими обычными именами.
Таблица 27. Имена выводов
Имя сигнала при программирован. Имявывода Вх/Вых Функция
RDY/BSY PD1 Вых 0: мкросхема занята программированием1: мкросхема готова к приему команды
OE PD2 Вх Разрешение выходов (активный 0)
WR PD3 Вх Импульс записи (активный 0)
BS PD4 Вх Выбор байта
XA0 PD5 Вх Действие XTAL бит 0
XA1 PD6 Вх Действие XTAL бит 1
Биты XA0 и XA1 определяют действие происходящее по положительному импульсу XTAL1. Установки битов приведены в следующей таблице:
Таблица 28. Установка XA1 и XA0
XA1 XA0 Действие при подаче импульса XTAL1
0 0 Загрузка адреса памяти программ или данных (старший/младший байт задается выводом BS
0 1 Загрузка данных (старший/младший байт для флэш памяти задается выводом BS)
1 0 Загрузка команды
1 1 Не работает, холостой ход
По импульсу WR или OE загружается команда определяющая действие по вводу или выводу. В байте команды каждому биту присвоена функция, как показано в таблице 29.
Таблица 29. Биты конфигурации командного байта
Бит Значение при установке
7 Стирание кристалла
6 Запись битов конфигурации, расположенных в следующих позициях байта данных: D5-SPIEN, D4-BODLEVEL, D3-BODEN, D2-D0-CKSEL (0 для программирования, 1 для стирания)
5 Запись битов блокировки, расположенных в следующих позициях байта данных: D2 - LB2, D1 - LB1(для программирования устанавливать 0)
4 Запись памяти программ или данных (определяется битом 0)
3 Чтение сигнатуры
2 Чтение битов блокировки и конфигурации, расположенных в следующих позициях байта данных: D5-SPIEN, D4-BODLEVEL, D3-BODEN, D2-D0 -CKSEL (для BS=1) или D2-LB2, D1-LB1 (для BS=0)
1 Чтение памяти программ или данных (определяется битом 0)
0 доступ к памяти программ, 1 к памяти данных
ВХОД В РЕЖИМ ПРОГРАММИРОВАНИЯ
Следующий алгоритм переводит устройство в режим параллельного программирования:
1. Подать напряжение 4.5...5.5В на выводы питания.
2. Установить RESET и BS в 0 и выдержать не меньше 100 нС.
3. Подать 12В на RESET и выждать не менее 100 нС перед изменением
BS. Любая активность на выводе BS в течение этого времени приведет к тому, что микросхема не включится в режим программирования.
СТИРАНИЕ КРИСТАЛЛА
При стирании кристалла стираются память программ и данных, а также биты блокировки. Биты блокировки не сбрасываются до полного стирания памяти программ и данных. Биты конфигурации не изменяются. (Стирание кристалла производится перед его программированием).
Загрузка команды "стереть кристалл"
1. Установить XA1,XA0 в '10'. Это разрешает загрузку команды.
2. Установить BS в 0
3. Установить PC(1..0) PB(5..0) в '1000 0000'. Это команда стирания кристалла.
4. Подать положительный импульс на XTAL1. При этом загружается команда и начинается стирание памяти программ и данных. После импульса XTAL1, подать отрицательный импульс на WR, чтобы разрешить стирание битов блокировки по окончанию цикла стирания. Подождать около 10 мС до окончания цикла стирания. Стирание кристалла не генерирует сигнала RDY/BSY.
ПРОГРАММИРОВАНИЕ ФЛЭШ ПАМЯТИ
Загрузить команду "программирование флэш памяти"
1. Установить XA1,XA0 в '10'. Это разрешает загрузку команды.
2. Установить BS в 0
3. Установить PC(1..0) PB(5..0) в '0001 0000'. Это команда программирования флэш памяти
4. Подать положительный импульс на XTAL1. При этом загружается команда.
Загрузить младший байт адреса
1. Установить XA1,XA0 в '00'. Это разрешает загрузку адреса.
2. Установить BS в 0. Это выбирает младший байт адреса.
3. Установить на PC(1..0) PB(5..0) младший байт адреса.
4. Подать положительный импульс на XTAL1. При этом загружается младший байт адреса.
Загрузить старший байт адреса
1. Установить XA1,XA0 в '00'. Это разрешает загрузку адреса.
2. Установить BS в 1. Это выбирает старший байт адреса.
3. Установить на PC(1..0) PB(5..0) старший байт адреса. ($00..$01)
4. Подать положительный импульс на XTAL1. При этом загружается старший байт адреса.
Загрузить байт данных
1. Установить XA1,XA0 в '01'. Это разрешает загрузку данных.
2. Установить на PC(1..0) PB(5..0) младший байт данных.
3. Подать положительный импульс на XTAL1. При этом загружается младший байт данных.
Запись младшего байта данных.
1. Установить BS в '0'. Это выбирает младший байт данных
2. Подать на WR отрицательный импульс. Это инициирует программирование байта. RDY/BSY переходит в низкое состояние.
3. Перед программированием следующего байта подождать, пока RDY/BSY перейдет в высокое состояние.
Загрузить байт данных
1. Установить XA1,XA0 в '01'. Это разрешает загрузку данных.
2. Установить на PC(1..0) PB(5..0) старший байт данных.
3. Подать положительный импульс на XTAL1. При этом загружается старший байт данных.
Запись старшего байта данных.
1. Установить BS в '1'. Это выбирает старший байт данных
2. Подать на WR отрицательный импульс. Это инициирует программирование байта. RDY/BSY переходит в низкое состояние.
3. Перед программированием следующего байта подождать, пока RDY/BSY перейдет в высокое состояние.
Загруженные адрес и данные сохраняются в устройстве после программирования, при этом процесс программирования упрощается.
* Команду программирования флэш памяти необходимо подать только перед программированием первого байта
* Старший байт адреса можно менять только перед программированием
следующей страницы памяти программ (256 слов).
ПРОГРАММИРОВАНИЕ ПАМЯТИ ДАННЫХ
Алгоритм программирования памяти данных следующий (обратитесь к программированию памяти программ за описанием загрузки команды, адреса и данных):
1. Загрузить команду '0001 0001'.
2. Загрузить младший адрес памяти данных (00h - 7Fh/FFh).
3. Загрузить младший байт данных
4. Подать отрицательный импульс на WR и подождать перевода RDY/BSY в 1.
Загрузка команды необходима только перед программированием первого байта.
ЧТЕНИЕ ПАМЯТИ ПРОГРАММ
Алгоритм чтения флэш памяти следующий (обратитесь к программированию памяти программ за описанием загрузки команды, адреса и данных):
1. Загрузить команду '0000 0010'
2. Загрузить младший байт адреса ($00 - $FF)
3. Загрузить старший байт адреса ($00 - $03/$07)
4. Установить OE в '0', BS в '0'. Теперь на выводах PC(1..0) PB(5..0) можно прочитать байт данных.
5. Установить BS в '1'. Теперь на выводах PB можно прочитать старший байт данных.
6. Установить OE в '1'.
Загрузка команды необходима только перед чтением первого байта.
ЧТЕНИЕ ПАМЯТИ ДАННЫХ
Алгоритм чтения памяти данных следующий (обратитесь к программированию памяти программ за описанием загрузки команды, адреса и данных):
1. Загрузить команду '0000 0011'
2. Загрузить младший байт адреса (00h - 7Fh)
3. Установить OE в '0', BS в '0'. Теперь на выводах PC(1..0) PB(5..0) можно прочитать байт данных.
4. Установить OE в '1'.
Загрузка команды необходима только перед чтением первого байта.
ПРОГРАММИРОВАНИЕ БИТОВ КОНФИГУРАЦИИ
Алгоритм программирования битов конфигурации следующий (обратитесь к программированию памяти программ за описанием загрузки команды, адреса и данных):
1. Загрузить команду '0100 0000'
2. Загрузить данные
Бит5=0 - программировать бит SPIEN, Бит5=1 - стереть бит SPIEN
Бит4=0 - программировать бит BODLEVEL,
Бит4=1 - стереть бит BODLEVEL
Бит3=0 - программировать бит BODEN,
Бит3=1 - стереть бит BODEN
Биты 2-0 =0 - программировать биты CKSEL,
Биты 2-0 =1 - стереть биты CKSEL
3. Подать на WR отрицательный импульс и ждать перехода RDY/BSY в единицу.
ПРОГРАММИРОВАНИЕ БИТОВ БЛОКИРОВКИ
Алгоритм программирования битов блокировки следующий (обратитесь к программированию памяти программ за описанием загрузки команды, адреса и данных):
1. Загрузить команду '0010 0000'
2. Загрузить данные
Бит2=0 - программировать бит LB2
Бит1=0 - программировать бит LB1
3. Подать на WR отрицательный импульс и ждать перехода RDY/BSY в единицу.
Биты блокировки стираются только при стирании всей микросхемы.
ЧТЕНИЕ БИТОВ КОНФИГУРАЦИИ И БЛОКИРОВКИ
Алгоритм чтения битов блокировки и конфигурации следующий (обратитесь к программированию памяти программ за описанием загрузки команды, адреса и данных):
1. Загрузить команду '0000 0100'
2. Установить OE в '0', BS в '0'. Теперь на выводах PC(1..0) PB(5..0) можно прочитать биты конфигурации.
Бит5 - SPIEN - '0' запрограммирован
Бит4 - BODLEVEL - '0' запрограммирован
Бит3 - BODEN - '0' запрограммирован
Биты 2-0 - CKSEL - '0' запрограммированы
3. Установить OE в '0', BS в '1'. Теперь на выводах PC(1..0) PB(5..0) можно прочитать биты блокировки.
Бит2 - LB2 - '0' запрограммирован
Бит1 - LB1 - '0' запрограммирован
3. Установить OE в '1'.
ЧТЕНИЕ БАЙТОВ СИГНАТУРЫ
Алгоритм чтения байтов сигнатуры следующий (обратитесь к программированию памяти программ за описанием загрузки команды, адреса и данных):
1. Загрузить команду 0000 1000
2. Загрузить младший байт адреса ($00 - $02), установить OE и BS в "0". После этого выбранный байт сигнатуры можно прочитать на выводах PC(1..0) PB(5..0).
3. Установить OE в "1".
Команду необходимо подавать только перед чтением первого байта.
Таблица 31. Характеристики параллельного программирования
T=21..27 ±C, Vcc=4.5-5.5V
Параметр Min Typ Max
tDVXH Задерж.между установ. данных и сигн.упр. и высоким уровнем XTAL1 67 nS
tXHXL Ширина импульса XTAL 67 nS
tXLDH Удержание данных и сигналов управленияПосле установки XTAL1 = 1 67 nS
tBVVL Удержание BS после установки WR 0 67 nS
tWLWH Ширина импульса WR 67 nS
tWHRL Задержка между WR 1 и RDY/BSY 0 ( ) 20 nS
tXLOL Задержка между XL 0 и OE 0 67 nS
tOLDV Задержка между XL 0 и установкой данных 20 nS
tWLRH Задержка между WR 0 и RDY/BSY 1 ( ) 0.5 0.7 0.9 mS
Примечание: если tWHRL удерживается дольше, чем tWLRH импульс на RDY/BSY не появится.
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНАЯ ЗАГРУЗКА
Как память программ, так и память данных могут быть запрограммированы с использованием последовательной шины SPI, при этом вывод RESET должен быть подключен к земле. Последовательный интерфейс работает с выводами SCK, MOSI (вход) и MISO (выход). После подачи низкого уровня на RESET перед программированием/стиранием необходимо исполнить команду разрешения программирования. При программировании памяти данных, во внутренний алгоритм программирования встроен цикл стирания (только при последовательном программировании), поэтому нет необходимости в выполнении команды стирания памяти. Команда стирания микросхемы переводит все ячейки памяти программ и данных в состояние FFh. Флэш память программ и энергонезависимая память данных имеют отдельное адресное пространство: 000h - 3FFh/7FFh для памяти программ и 000h - 07Fh/0FFh для памяти данных. При программировании необходимо подавать внешнюю тактовую частоту на вывод XTAL1 или подключить внешний тактовый генератор к выводам XTAL1 и XTAL2. Минимальные длительности низкого и высокого уровня сигнала SCK определены следующим образом:
Низкий: > 2 периодов XTAL1
Высокий: > 2 периодов XTAL1
ПОДТВЕРЖДЕНИЕ ДАННЫХ
До завершения программировании нового байта, при чтении из памяти будет читаться значение FFh. После того как микросхема будет готова для записи следующего байта, при чтении можно прочитать записанное значение. Это используется для определения момента, когда можно записывать следующий байт. Этот способ не будет работать для байта FFh, поэтому для записи этого числа перед программированием следующего байта придется выждать по крайней мере 4mS. Поскольку после стирания ячейки памяти устанавливаются в FFh, при программировании ячейки, содержащие FFh можно пропускать. Это не применимо при перезаписи EEPROM без стирания памяти программ. В этом случае подтверждение не работает для данных FFh, для этого значения перед программированием следующего байта необходимо выждать 4mS.
АЛГОРИТМ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ
Для программирования и проверки AT90S2333/4433 в режиме последовательного программирования рекомендуется следующая последовательность действий (см. формат четырех байтовой команды в табл.32):
1. Последовательность включения питания:
Подать напряжение питания между VCC и GND, при этом RESET и SCK должны быть установлены в '0'. Если кварцевый резонатор не подключен к выводам XTAL1 и XTAL2, подайте частоту на вывод XTAL1.(Если программатор не гарантирует установки SCK в '0' при подаче питания, после того как на SCK будет установлен '0', на RESET необходимо подать положительный импульс, и удерживать его по крайней мере два периода тактовой частоты после
установки вывода SCK в "0".
2. Подождать 20 mS и разрешить последовательное программирование послав команду разрешения на вывод MOSI/PB3.
3. При посылке команды разрешения программирования, второй байт последовательности (53h) будет возвращен при посылке третьего байта. В любом случае, должны быть посланы все четыре байта команды. Если число 53h не получено обратно, подайте положительный импульс на SCK и повторите команду разрешения программирования. Если после 32 попыток не будет получено число 53h, микросхема неисправна.
4. После подачи команды стирания (всегда при программировании памяти программ), необходимо подождать 10 mS, выдать положительный импульс на RESET и продолжить с шага 2.
5. Память программ и память данных программируются по одному байту выдачей адреса и данных в команде записи. Перед записью новых данных в EEPROM ячейки памяти перед записью новых данных автоматически стираются. Чтобы определить время, когда можно записывать следующий байт, используется подтверждение данных. При записи предварительно стертой микросхемы записывать ячейки содержащие FFh не обязательно.
6. Любую ячейку памяти можно проверить используя команду чтения, которая выдает содержимое указанной ячейки на последовательный вывод MISO/PB4.
7. По окончанию программирования вывод RESET может быть установлен в '1' для возобновления нормальной работы схемы.
8. Последовательность выключения питания (если необходимо) Установить XTAL1 в '0' (если не используется кварцевый резонатор)
Установить RESET в '1'.
Отключить питание
При записи последовательных данных в процессор данные читаются по нарастающему фронту сигнала CLK. При чтении данных из процессора данные читаются по спадающему фронту сигнала CLK.
Таблица 32. Команды последовательного программирования
Команда Формат команды Действие
Байт 1 Байт 2 Байт 3 Байт 4
Разрешение рограммир. 1010 1100 0101 0011 xxxx xxxx xxxx xxxx Разрешен.послед. программирования после установки RESET в '0'
Стирание микросх. 1010 1100 100x xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx Стирание памяти прогр. и данных
Чтение памяти прогр. 0010 H000 0000 aaaa bbbb bbbb oooo oooo Читать старший или младший байт o по адресу ab
Запись памяти прогр. 0100 H000 0000 aaaa bbbb bbbb iiii iiii Запись старш. или младш. байта i в память прогр по адресу ab
Чтение памяти данных 1010 0000 0000 000a bbbb bbbb oooo oooo Читать данные o по адресу ab
Запись памяти данных 1100 0000 0000 000a bbbb bbbb iiii iiii Запись данных i по адресу ab
Чтение битов блокир. 0101 1000 xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx x21x Биты 2 и 1 равны 0 – блокировка 1 - нет блокир.
Запись битов блокир. 1010 1100 111x x21x xxxx xxxx xxxx xxxx Запись битов бло кировки. Установить 1,2=0 для блокировки памяти
Читать код устройства 0011 0000 xxxx xxxx xxxx xxbb oooo oooo Читать код устройства o с адреса b
Запись битов-перемыч 1010 1100 11_176543 xxxx xxxx xxxx xxxx Запись битов-перемычек. Установить 3,4,5,6,7 в "0" чтобы запрограммировать
Чтение битов-перемыч 1010 0000 xxxx xxxx xxxx xxxx xx87 6543 Чтение битов-перемычек.0 – запрограммир 1 - стерт
a - старшие биты адреса; b - младшие биты адреса; o - выход данных
H = '0'-младший байт, '1'-старший байт; i - вход данных;
x - не использ-ся; 1 - 1-й бит блокировки; 2 - 2-й бит блокировки;
3 - CKSEL0; 4 - CKSEL1; 5 - CKSEL2; 6 - BODEN; 7 - BODLEVEL;
8 - SPIEN;
Максимально допустимые параметры
Рабочая температура................................. -40±С - +105±СТемпература хранения................................ -65±С - +150±СНапряжение на любом выводе кроме RESET.............. -1.0V - +7.0VМаксимальное рабочее напряжение..................... 6.6VПостоянный ток через вывод порта.................... 40.0 mAПостоянный ток между VCC и GND.......................140.0 mA
ПРИМЕЧАНИЕ: выход параметров за пределы указанные в таблице может привести к нарушению работоспособности микросхемы. Это предельные значения параметров, рабочие параметры микросхемы приведены ниже. Удержание предельных значений на выводах м/сх в течение длительного времени может привести к потере работоспособности м/сх.
ХАРАКТЕРИСТИКИ ПО ПОСТОЯННОМУ ТОКУ
Ta = -40...+85±C, Vcc=2.7...6.0V (если не указано иначе)
Мин./Тип./Макс.
Входное напряжение '0' - -0.5/_/0.3Vcc V
Входное напряжение '1'(кроме XTAL1 и RESET) - 0.7Vcc/_/Vcc+0.5 V
на XTAL1 и RESET - 0.7Vcc/_/Vcc+0.5 V Выходное напряжение '0'(Порты B,C,D) Il=20mA, Vcc=5V - _/_/0.5 V
Il=10mA, Vcc=3V - _/_/0.5 V Выходное напряжение '1'(Порты B,C,D) I0h=10mA, Vcc=5V - Vcc-0.5/_/_ V
I0h=5mA, Vcc=2.7V - Vcc-0.5/_/_ V Подтягивающий резистор сброса - 100/_/500 кОм
Подтягивающий резистор вывода порта 10/50/100 кОм
Потребляемый ток:
Активный режим, 3V, 4MHz - _/3.0/_ mA
холостой ход (idle mode), 3V, 4MHz - _/750/_ uA
пониженное потребление WDT включен, 3V - _/10/_ uA
WDT выключен, 3V - _/_/1 uA
Напряжение смещения аналогового компаратора Vcc=5V - _/_/20 mV
Входной ток утечки аналогового компаратора - 1/5/10 nA
Время срабатывания аналогового компаратора Vcc=2.7V - _/750/_ nS
Vcc=4.0V - _/500/_ nS
ПРИМЕЧАНИЯ:
1. В рабочем состоянии ток через выводы должен ограничиваться следующими условиями:
- Максимальный ток через вывод - 20 mA
- Максимальный ток через все выводы - 80mA
При превышении выходного тока выше указанных пределов, напряжение на выходе может отличаться от приведенного выше. Поглощение выводами тока больше приведенного не гарантируется.
2. Минимальное напряжение для режима пониженного потребления - 2V
ПАРАМЕТРЫ ВНЕШНЕГО ТАКТОВОГО СИГНАЛА
Параметр Vcc=2.7...6.0 V Vcc=4.0...6.0 V Ед.
min max min max
Частота 0 4 0 8 MHz
Период 250 125 nS
Длительность '1' 115 58.3 nS
Длительность '0' 115 58.3 nS
Длительность фронта 10 4.15 nS
Примечание: Для совместимости с другими устройствами, зарезервированные биты при записи необходимо устанавливать в "0". Данные в зарезервированные ячейки памяти записывать нельзя.
Набор команд
Мнемоника Операнды Описание Действие Флаги Цкл
Арифметические команды
ADD Rd, Rr Сложить два регистра Rd
ADC Rd, Rr Сложить с переносом Rd
ADIW Rdl,K Сложить слово с константой Rdh,l
SUB Rd, Rr Вычесть два регистра Rd
SUBI Rd, K Вычесть константу Rd
SBIW Rdl,K Вычесть слово с константой Rdh,l
SBC Rd, Rr Вычесть с переносом Rd
SBCI Rd, K Вычесть с переносом Rd
AND Rd, Rr Логическое И Rd
ANDI Rd, K Логическое И Rd
OR Rd, Rr Логическое ИЛИ Rd
ORI Rd, K Логическое ИЛИ Rd
EOR Rd, Rr Исключающее ИЛИ Rd
COM Rd Дополнение до 1 Rd
NEG Rd Дополнение до 2 Rd
SBR Rd,K Установ. бита в регистре Rd
CBR Rd,K Сброс. бита в регистре Rd
INC Rd Увеличить на 1 Rd
DEC Rd Уменьшить на 1 Rd
TST Rd Проверить на 0 или 1 Rd
CLR Rd Очистить регистр Rd
SER Rd Установить регистр Rd
КОМАНДЫ ВЕТВЛЕНИЯ
RJMP k Относительный переход PC
LJMP Переход по адресу (Z) PC
RCALL k Относительный вызов подпрогрограммы PC
ICALL Вызов подпр по адресу (Z) PC
RET Выход из подпрограммы PC
RETI Выход из прерывания PC
CPSE Rd,Rr Сравнить, пропуск если Rd=Rr if(Rd=Rr) PC
CP Rd,Rr Сравнить Rd-Rr Z,N,V,C,H 1
CPC Rd,Rr Сравнить с переносом Rd-Rr-C Z,N,V,C,H 1
CPI Rd,K Сравнить с константой Rd-K
SBRC Rr,b Пропуск если бит в регистре сброшен if(Rr(b)=0) None 1/2
SBRS Rr,b Пропуск если бит в регистре установлен if(Rr(b)=1) None 1/2
SBIC P, b Пропуск если бит в регистре IO сброшен if(P(b)=0) None 1/2
SBIS P, b Пропуск если бит в регистре IO установлен if(P(b)=1) None 1/2
BRBS s, k Переход если установл флаг s if(SREG(s)=1) None 1/2
BRBC s, k Переход если сброшен флаг s if(SREG(s)=0) None 1/2
BREQ k Переход если равно Z=1 if(Z=1) None 1/2
BRNE k Переход если неравно if(Z=0) if(Z=0) None 1/2
BRCS k Переход если установл перенос if(C=1) None 1/2
BRCC k Переход если сброшен перенос if(C=0) None 1/2
BRSH k Переход если равно или больше if(C=0) None 1/2
BRLO k Переход если меньше if(C=1) PC
BRMI k Переход если минус if(N=1) PC
BRPL k Переход если плюс if(N=0) PC
BRGE k Переход если больше или равно,со знаком if(N XOR V=0) PC
BRLT k Переход если меньше нуля, со знаком if(N XOR V=1) PC
BRHS k Переход если установл флаг H if (H=1) PC
BRHC k Переход если сброшен флаг H if (H=0) PC
BRTS k Переход если установл флаг T if (H=1) PC
BRTC k Переход если сброшен флаг T if (H=0) PC
BRVS k Переход если установл флаг V if (H=1) PC
BRVC k Переход если сброшен флаг V if (H=0) PC
BRIE k Переход если разрешены прерывания if(I=1) PC
BRID k Переход если запрещены прерывания if(I=1) PC
КОМАНДЫ ПЕРЕСЫЛКИ
MOV Rd,Rr Пересылка между рег. Rd
LDI Rd,K Загрузить константу Rd
LD Rd,X Загрузить регистр непосредственно Rd
LD Rd,X+ Загрузить регистр непосредст. c постинкрем Rd