Методические указания к лабораторным работам со стендом (стр. 1 из 9)

Методические указания к лабораторным

работам со стендом STK500 и МК ATMega16

Содержание

Введение	3
Особенности микроконтроллера ATmega16 (ATmega16L)	4
Работа со стендом	6
Пример загрузки программы в стенд	8
Лабораторная работа №1. «Изучение структуры стенда STK500 и системы команд микроконтроллера ATmega16»	10
Лабораторная работа №2. «Система прерываний. Работа с таймером/счетчиком 0»	18
Лабораторная работа №3. «Изучение 16 – разрядного Таймера/счетчика 1»	28

Введение

Стенд STK500 представляет собой лабораторный макет с микроконтроллером, памятью программ, памятью данных и разнообразными периферийными устройствами. Он позволяет разрабатывать и отлаживать программы, написанные на языках Си и Ассемблер.

Загрузка программы производится с персонального компьютера через последовательный порт RS-232. Макет работает от источника напряжения - 10-15 Вольт.

В лабораторных работах будет использоваться микроконтроллер фирмы ATMEL - ATmega 16.

Условные обозначения:

Flash ROM - объем энергонезависимой памяти программ (в килобайтах);
EEPROM - объем энергонезависимой памяти данных (в байтах);
RAM - объем статической памяти данных (в байтах);
External RAM - возможность подключения к микроконтроллеру дополнительной микросхемы внешней статической памяти данных (в килобайтах);
ISP - возможность программирования микроконтроллера в системе (на целевой плате) при основном напряжении питания;
SPM - функция самопрограммирования Flash ROM памяти микроконтроллера в системе без участия внешнего программатора;
JTAG - встроенный JTAG - интерфейс;
I/O (pins) - максимальное количество доступных линий ввода / вывода;
Timer(s) 8/16 bit - количество и разрядность таймеров/счетчиков;
USI - универсальный коммуникационный интерфейс;
AC - аналоговый компаратор;
ADC (channels) - количество каналов аналого-цифрового преобразования;
Internal RC - наличие внутренней RC-цепочки для автономной работы микроконтроллера (без внешнего источника опорной частоты);
WDT - сторожевой таймер;
BDC - аппаратный программируемый блок защиты от сбоев при внезапном (в том числе и кратковременном) пропадании напряжения питания микроконтроллера;
UART - асинхронный последовательный приемопередатчик;
SPI - синхронный трехпроводной последовательный интерфейс;
I2C - двухпроводной последовательный интерфейс;
RTC - система реального времени;
PWM (channels) - количество независимых каналов широтно - импульсной модуляции;
Command Set - количество различных инструкций в системе команд микроконтроллера;
Vcc - диапазон рабочих напряжений питания (в Вольтах);
Clock - диапазон рабочих частот (в мегагерцах);

Особенности микроконтроллера ATmega16 (ATmega16L)

· 8-разрядный высокопроизводительный AVR микроконтроллер с малым потреблением.

· Прогрессивная RISC архитектура:

- 130 высокопроизводительных команд, большинство команд выполняется за один тактовый цикл;

- 32 8-разрядных рабочих регистра общего назначения;

- полностью статическая работа;

- производительность приближается к 16 MIPS (при тактовой частоте 16 МГц);

- встроенный 2-цикловый переумножитель.

· Энергонезависимая память программ и данных:

- 16 Кбайт внутренней программируемой Flash памяти (In-System Self-Programmable Flash);

- обеспечивает 1000 циклов стирания/записи;

- дополнительный сектор загрузочных кодов с независимыми битами блокировки;

- внутрисистемное программирование встроенной программой загрузки;

- обеспечен режим одновременного чтения/записи (Read-While-Write);

- 512 байт EEPROM;

- обеспечивает 100000 циклов стирания/записи;

- 1 Кбайт встроенной SRAM;

- программируемая блокировка, обеспечивающая защиту программных средств пользователя.

· Интерфейс JTAG (совместимый с IEEE 1149.1):

- возможность сканирования периферии, соответствующая стандарту JTAG;

- расширенная поддержка встроенной отладки;

- программирование через JTAG интерфейс: Flash, EEPROM памяти, перемычек и битов блокировки.

· Встроенная периферия:

- два 8-разрядных таймера/счетчика с отдельным предварительным делителем, один с режимом сравнения;

- один 16-разрядный таймер/счетчик с отдельным предварительным делителем и режимами захвата и сравнения;

- счетчик реального времени с отдельным генератором;

- четыре канала широтно-импульсного модулятора PWM;

- 8-канальный 10-разрядный аналого-цифровой преобразователь;

- 8 несимметричных каналов;

- 7 дифференциальных каналов (только в корпусе TQFP);

- 2 дифференциальных канала с программируемым усилением в 1, 10 или 200 раз (только в корпусе TQFP);

- байт-ориентированный 2-проводный последовательный интерфейс;

- программируемый последовательный USART;

- последовательный интерфейс SPI (ведущий/ведомый);

- программируемый сторожевой таймер с отдельным встроенным генератором;

- встроенный аналоговый компаратор.

· Специальные микроконтроллерные функции:

- сброс при подаче питания и программируемый детектор кратковременного снижения напряжения питания;

- встроенный калиброванный RC-генератор;

- внутренние и внешние источники прерываний;

- шесть режимов пониженного потребления: Idle, Power-save, Power-down, Standby, Extended Standby и снижения шумов ADC.

· Выводы I/O и корпуса:

- 32 программируемые линии ввода/вывода;

- 40-выводной корпус PDIP и 44-выводной корпус TQFP.

· Рабочие напряжения

2,7 - 5,5 В (ATmega16L)

4,5 - 5,5 В (ATmega16)

· Рабочая частота

0 - 8 МГц (ATmega16L)

0 - 16 МГц (ATmega16)

Блок- схема ATmega16:

Рисунок 1. Блок схема ATMega16

Работа со стендом STK500

Минимальные программные и аппаратные требования для работы с STK500

486 процессор (Pentium);
16 MB RAM;
12 MB свободного места на диске (AVR Studio®);
Windows® 95/98/2000/ME и Windows NT® 4.0;
115200 бод RS-232 порт (COM порт);
10 - 15V DC блок питания, 500 mA.

Рисунок.2. Схема подключения к ПК

Описание установки

Рисунок 3. Описание STK500

Панель с кнопками.
Разъем для подключения кнопок к МК.
Разъем RS232 интерфейса (RXD, TXD).
Разъем данные Flash – памяти(SD, SCK,/CS,SI).
Разъем для подключения панели светодиодов.
Панель светодиодов.
Разъем для расширения платы.
Разъем ISP объекта.
6-и штырьковый ISP разъем.
10-и штырьковый ISP разъем (только для внешних объектов).
Кнопка программирования.
Гнездо для кристалла кварца.
Порт RS-232 для связи.
Светодиод состояния.
Мастер MCU.
Порт RS-232 для программирования.
Разъем для параллельного программирования.
Разъем для питания.
Кнопка включения.
Кнопка перезагрузки МК.
Панель для выставления параметров.
Разъем для расширения платы.
Гнездо для МК AVR.
Разъемы портов ввода/вывода МК

Описание работы светодиодов

Рисунок 4. Схема включения светодиода

В STK500 используются транзистор и два резистора для поддержания постоянной яркости свечения светодиодов при любом значении напряжения питания микроконтроллера (VTG), а также для выключения светодиодов, когда VTG отсутствует. Напряжение, подаваемое на светодиод, 1.8 – 6 Вольт. Для подключения светодиодов к МК нужен 10 – жильный кабель, которым соединяются разъем панели светодиодов и разъем ввода/вывода МК.

Описание работы кнопок

Рисунок 5. Схема кнопки

На линиях портов ввода-вывода AVR-микроконтроллеров имеется возможность активизации встроенных подтягивающих резисторов к плюсу питания. Это свойство можно использовать в целях исключения внешнего подтягивающего резистора. В STK500 добавлены внешние подтягивающие резисторы 10 кОм для формирования лог. «1» на выводах SWn при отжатом состоянии кнопок. Резистор 150 Ом выполняет функцию защитного токоограничения, например, в случае ошибочной настройки линий ввода-вывода, связанных с кнопками, на вывод.

Загрузка программы в стенд. Работа с программным обеспечением AVRStudio

Загрузка программы в стенд.

1. На персональном компьютере загрузить «Пуск->Atmel AVR Tools->AVRStudio».

2. Создать новый проект, кнопки «Project->New Project».

Ввести имя проекта, нажать Finish.

Рисунок 6. AVR Studio