Разработка устройств на микроконтроллерах AVR, Белов А.В., 2013

Разработка устройств на микроконтроллерах AVR, Белов А.В., 2013.
  Этот популярный самоучитель поможет вам всего за шесть шагов пройти путь от «чайника», изучающего азы цифровой техники, до вполне готового специалиста, умеющего самостоятельно разрабатывать схемы любых устройств на микроконтроллерах и составлять для них программы.
Познав основы цифровой логики, поймете, как работают более сложные элементы цифровой техники. Затем освоите основы микропроцессорной техники, поймете, как работает микропроцессор и микроконтроллер. Узнаете подробности внутреннего устройства, архитектуру и возможности семейства микроконтроллеров AVR, освоите основы схемотехники и конструирования микроэлектронных устройств. Научитесь ставить задачу на разработку устройства и выбирать стратегию ее решения. Изучите сразу два языка программирования для микроконтроллеров (язык Ассемблера и язык СИ), научитесь транслировать, отлаживать программы, прошивать их в память микроконтроллера. Теперь вы уже самостоятельно сможете разработать собственное микроконтроллерное устройство.

Сначала был микропроцессор.
Что же такое микропроцессор
В современной электронике микропроцессором называют специальную микросхему, которая предназначена для выполнения некоего набора сложных функций по управлению тем либо иным электронным устройством. Микропроцессор — это сердце любого компьютера. Но не только. Те же технологии, которые применяются в компьютерах, с успехом применяются и в более простых электронных устройствах.
Микропроцессор незаметно завоевал весь мир. В последнее время на помощь человеку пришла целая армия электронных помощников. Мы привыкли к ним и часто даже не подозреваем, что во многих таких устройствах работает микропроцессор. Микропроцессорные технологии очень эффективны. Одно и то же устройство, которое раньше собиралось на традиционных элементах, будучи собрано с применением микропроцессора становится проще, не требует регулировки и меньше по размерам. Кроме того, с применением микропроцессоров появляются практически безграничные возможности по добавлению новых потребительских функций и возможностей.
Где же применяются микропроцессоры? Да просто везде! Посмотрите вокруг себя. У вас в квартире стоит современный телевизор? Не сомневайтесь: в нем есть, как минимум, один процессор. У вас есть на руке электронные часы? Современные часы строятся на основе специализированного микропроцессора. Ну, а мобильные телефоны — это вообще миниатюрные компьютеры!
СОДЕРЖАНИЕ
Шаг 1. Учимся основам цифровой техники
1.1. Сначала был микропроцессор
Что же такое микропроцессор
Виды памяти
Различия между микропроцессорами и микроконтроллерами
1.2. Считаем по-другому
Десятичная система исчисления
Восьмиричная система исчисления
Шестнадцатиричная система исчисления
Двоичная система исчисления
Способы обозначения чисел в разных системах исчисления
Арифметическая операция сложения
Арифметическая операция умножения
1.3. Электронные цифры
Представление чисел на ПК
Двухуровневый сигнал
1.4. Логические элементы
Знакомство с логическими элементами
Простые логические элементы
Таблица истинности
Составные логические элементы
1.5. Простейший триггер
Что такое триггер
Устройство и работа RS-триггера
Борьба с дребезгом контактов
1.6. Хранение информации
Устройство и работа D-триггера
Параллельный регистр
Параллельный регистр с расширенными возможностями
Устройство и работа JK-триггера
1.7. Счетчики
Работа делителя частоты
Счетчики прямого счета
Счетчики с обратным отсчетом
Делители с переменным коэффициентом деления
Таймеры
1.8. Дешифраторы
Устройство и принцип действия дешифратора
Селектор памяти ячеек ОЗУ
Каскадирование дешифраторов
1.9. Мультиплексоры
Шаг 2. Переходим от цифровой техники к микропроцессору и микроконтроллеру
2.1.Типовая схема микропроцессорной системы
Структурная схема типичной микропроцессорной системы
Виды памяти
Порты ввода-вывода
Процессор и цифровые шины
Шина данных
Шина адреса
Шина управления
Принцип действия микропроцессорной системы
2.2. Алгоритм работы микропроцессорной системы
Возможности процессора
Программа
Процесс выполнения команды
Рабочие регистры
Команды микропроцессора
Команды условного и безусловного перехода
Команда организации цикла
Команды перехода к подпрограмме
2.3. Механизм прерываний
2.4. Прямой доступ к памяти
2.5. Микроконтроллеры
Шаг 3. А теперь ближе к практике: знакомьтесь — микроконтроллеры AVR
3.1. Общие сведения
Особенности новой серии микроконтроллеров
Состав серии AVR
Особенности серии AVR
Внутренняя память
Способы программирования Flash- и EEPROM-памяти
Порты ввода-вывода
Периферийные устройства
Другие устройства
3.2. Регистры общего назначения (РОН)
3.3. Регистры ввода-вывода
3.4. Память
Общие сведения
Память программ
Оперативная память микроконтроллеров AVR
Область памяти, совмещенная с набором регистров общего назначения (РОН)
Область памяти, совмещенная с регистрами ввода-вывода (РВВ)
Область внутреннего ОЗУ
Область внешнего ОЗУ
Энергонезависимая память данных (EEPROM)
3.5. Счетчик команд и стековая память
3.6. Подсистема ввода-вывода
3.7. Система прерываний
Назначение системы прерываний
Управление системой прерываний
Алгоритм работы системы прерываний
3.8. Таймеры-счетчики
Общие сведения
Режимы работы таймеров
Режим Normal
Режим «Захват» (Capture)
Режим «Сброс при совпадении» (СТО
Режим «Быстродействующий ШИМ» (Fast PWM)
Режим «ШИМ с точной фазой» (Phase Correct PWM)
Асинхронный режим
Предделители таймеров/счетчиков
3.9. Другие встроенные периферийные устройства
Аналоговый компаратор
Аналого-цифровой преобразователь
Последовательный канал (UART/USART)
Последовательный периферийный интерфейс (SPI)
Последовательный двухпроводный интерфейс (TWI)
3.10. Другие ячейки
Конфигурационные ячейки
Ячейки защиты и идентификации
Шаг 4. Переходим непосредственно к разработке устройств и программ
4.1. Общие положения
4.2. Простейшая программа
4.3. Переключающийся светодиод
4.4. Боремся с дребезгом контактов
4.5. Мигающий светодиод
4.6. Бегущие огни
4.7. Использование таймера
4.8. Использование прерываний по таймеру
4.9. Формирование звука.
4.10. Музыкальная шкатулка
4.11. Кодовый замок
4.12. Кодовый замок с музыкальным звонком
Шаг 5. Последний этап разработки — отладка и транслирование
5.1. Программная среда AVR Studio
5.1.1. Общие сведения
5.1.2. Описание интерфейса
5.1.3. Создание проекта
5.1.4. Трансляция программы
5.1.5. Отладка программы
5.1.6. Исправлений ошибок
5.1.7. Создание проектов на языке СИ
5.2. Система программирования Code Vision AVR
5.3.1. Общие сведения
5.3.2. Интерфейс системы Code Vision AVR
5.3. Программаторы
5.3.1. Общие сведения
5.3.2. Схема программатора
5.3.3.    Программа управления программатором
Шаг б. Осваиваем все возможности микроконтроллера ATtiny2313
6.1. Основные характеристики и возможности
6.2. Центральное ядро процессора
6.3. Тактовый генератор
6.4. Система управления и сброса
6.5. Сторожевой (охранный) таймер
6.6. Прерывания
6.7. Порты ввода-вывода
6.8. Внешние прерывания
6.9. Восьмиразрядный таймер/счетчик с поддержкой режима ШИМ
6.10. 16-разрядный таймер/счетчик (таймер/счетчик 1)
6.11. Универсальный синхронно-асинхронный последовательный приемо-передатчик USART
6.12. Универсальный последовательный интерфейс — USI
6.13. Аналоговый компаратор
6.14. Встроенная система отладки программ debugWIRE
6.15. Программирование памяти
Приложение. Сводная таблица команд Ассемблера микроконтроллеров AVR
Группа команд логических операций
Группа команд арифметических операций
Группа команд операций с разрядами
Группа команд сравнения
Группа команд операций сдвига
Группа команд пересылки данных
Группа команд управления системой
Группа команд передачи управления (безусловная передача управления)
Группа команд передачи управления (пропуск команды по условию)
Группа команд передачи управления (передача управления по условию).
Описание CD диска и видеокурса
Список литературы
Список полезных ссылок на ресурсы Интернет.