JM Logo
Wróć

8-bitowa platforma do zadań specjalnych - rodzina 0-/1- Series od Microchip

2020-09-18

Prezentujemy Państwu rodzinę mikrokontrolerów AVR 0&1 Series. Zdaniem naszych specjalistów, mikrokontrolery z rodziny 0&1 Series zmieniają światowy układ sił między dostawcami '8-bitowców' na świecie ze względu na swoje parametry techniczne i dostępność cenową.

W poniższym artykule znajdą Państwo rozszerzony opis techniczny rodziny mikrokontrolerów, które są wzorcowym połączeniem rdzenia AVR z Core Independent Peripherals. Darmowe biblioteki, niskobudżetowe zestawy ewaluacyjne, dostępność cenowa, niezawodność wynikająca ze zmodernizowanego procesu produkcji, szybkość i rekordowo niskie zużycie energii cechują mikrokontrolery z rodziny 0&1 Series.

AVR 0&1 Series

Microchip dodał do swojego portfolio rodziny mikrokontrolerów AVR charakteryzujące się w swoim oznaczeniu odpowiednio cyfrą 0 albo 1. Określają one pewne dodatkowe funkcjonalności oraz cechy mikrokontrolera. Jednak dokładniejsze wyjaśnienia czym różnią się układy tej serii znajdziemy w dalszej części artykułu.

Celem wprowadzenia rodziny mikrokontrolerów jest rozwinięcie słabszych układów, które znajdują szerokie zastosowanie na rynku - nie ma potrzeby, aby zawsze sięgać po mocne 32-bitowe kontrolery, w których większość mocy obliczeniowej i tak się niejednokrotnie marnuje. Poszerzenie oferty mniejszych układów i dodanie do nich pewnych peryferiów i funkcjonalności może znacząco zmniejszyć koszty projektów, a w przypadku mikrokontrolerów AVR zapewnia też kompatybilność i w razie potrzeby łatwą przesiadkę na układy o bardziej rozbudowanych peryferiach i/lub pamięci. To zdecydowanie ułatwia dopasowanie najbardziej optymalnego rozwiązania dla realizowanych projektów.

 

Mikrokontrolery AVR dzielą się na:

  • ATtiny – najmniejsze układy do stosowania w mało wymagających lub wymagających niewielkiej liczby pinów i zasobów mikrokontrolera projektach,
  • ATmega – najbardziej uniwersalne, powszechnie stosowane, o większej liczbie pinów i zasobów niż rodzina Attiny,
  • Xmega – układy do użytku przy bardziej wymagających zadaniach, wyposażone w kontroler pamięci DMA i szybszy rdzeń niż rodzina Atmega (do 32MHz).

Mikrokontrolery z serii 0 i 1 rozwijają tylko rodzinę ATtiny oraz ATmega, które w tym momencie nie różnią się już od siebie mocą obliczeniową, a jedynie liczbą pinów mikrokontrolera. 

 

Najważniejsze nowości dodane w tej serii urządzeń:

Core Independent Peripherals (CIP) – czyli peryferia działające niezależnie od rdzenia mikrokontrolera. Oznacza to, że nie potrzebują one wykorzystywać mocy obliczeniowej procesora, a także nie potrzebują wykonywać przerwań w jego działaniu, aby obsłużyć dane peryferia. Event System umożliwia podłączenie urządzeń peryferyjnych mikrokontrolera AVR bez pisania kodu. Event System może wpływać jednym peryferium na inne, dzięki czemu mikrokontroler może obsługiwać złożone zadania bez potrzeby angażowania lub przerywania pracy procesora. To sprawia, że jednostka sterująca AVR może obsługiwać zadania sterowania w czasie rzeczywistym oraz z niewielkim opóźnieniem.

Peripheral Touch Controller (PTC) – sprzętowy moduł umożliwiający wykrywanie dotyku. Działa on bardzo sprawnie - jest odporny na zakłócenia oraz nie wymaga do działania żadnych elementów zewnętrznych (dla poprawienia odporności na zakłócenia wystarczy dodać szeregowy rezystor do czujnika dotykowego),

Atmel START to narzędzie usprawniające pracę programistów. Generuje ono gotowe biblioteki z kodem wywoływane za pomocą wygodnego i przejrzystego graficznego interfejsu. Pozwala to też w krótkim czasie oraz w łatwy sposób uruchomić peryferia i funkcje mikrokontrolera. Microchip dzięki Atmel START wspiera swoich klientów nie tylko od strony sprzętowej, ale też od strony oprogramowania.

 

Oznaczenia mikrokontrolerów

Oznaczenia mikrokontrolerów w mikrokontrolerach serii 0 i 1 są tworzone w następujący sposób:

  • Pierwsza cyfra albo dwie pierwsze cyfry oznaczają ilość pamięci Flash,
  • Kolejna cyfra oznacza serię mikrokontrolera (jest to odpowiednio 0 albo 1),
  • Ostatnia cyfra oznacza w jakiej obudowie występuje.

 

Flash / SRAM / EEPROM

Sub-Series

32KB /2KB / 256B

 

 

ATtiny3216

ATtiny3217

16KB /2KB / 256B

 

16KB /1KB / 256B

 

ATtiny1614

ATtiny1616

ATtiny1617

 

ATtiny1604

ATtiny1606

ATtiny1607

8KB /512B / 128B

 

ATtiny814

ATtiny816

ATtiny817

 

ATtiny804

ATtiny806

ATtiny807

4KB / 256B / 128B

ATtiny412

ATtiny414

ATtiny416

ATtiny417

ATtiny402

ATtiny404

ATtiny406

 

2KB / 128B / 64B

ATtiny212

ATtiny214

 

 

ATtiny202

ATtiny204

 

 

Package

8-pin SOIC

14-pin SOIC

20-pin QFN

20-pin SOIC

24-pin QFN

 

Ważną do wspomnienia kwestią jest też to, że bezproblemowo można dokonywać migracji w tej samej rodzinie mikrokontrolerów, występujących w tych samych obudowach – tzn. jeśli przykładowo podczas realizacji projektu na ATtiny417 zabraknie nam pamięci Flash to projekt bez żadnych zmian można przenieść na ATtiny817 - i odwrotnie - jeśli np. realizujemy projekt na ATtiny1606 i okaże się, że wystarczy nam 8kB pamięci Flash to można przenieść go w identycznej formie na ATtiny806. 

W powyższej tabeli przedstawione są tylko układy ATtiny. Układy ATmega różnią się tym, że są projektowane w obudowach większych niż 32-pinowe, co w oznaczeniu mikrokontrolera jest oznaczane ostatnią cyfrą 8 lub 9 w zależności czy jest to obudowa posiadająca 32 piny czy 48 pinów.

 

Różnice między serią 0 & 1

Seria 1 różni się od serii 0 tym, że seria 1 posiada:

  • sprzętowy moduł detekcji dotyku (PTC), 
  • przetwornik cyfrowo analogowy (DAC), 
  • 12-bitowy timer z PWM,
  • wbudowany oscylator 32kHz. 

Napięcie zasilania układów tych serii wynosi od 1,8V do 5,5V co umożliwia zasilanie układu nawet z korzystając z pojedynczych ogniw bateryjnych/akumulatorów.

 

Peripheral Touch Controller

PTC – jest to moduł, który wykrywa dotyk na zasadzie zmian pojemności.  Posiada mechanizmy zapewniające mu niewrażliwość na zakłócenia spowodowane przez chociażby pył lub wodę i mimo pracy w niekorzystnych warunkach działa poprawnie. Co więcej występuje też w najmniejszych układach nawet tych posiadających zaledwie 8 pinów.

WYSIWYG - AVR_01Series-1.jpg

 

Configurable Custom Logic

W mikrokontrolerach serii 0 i 1 znajdują się wewnętrze układy analogowe jak np. komparator – czyli moduł porównujący dwa napięcia. Obecność wbudowanych elementów analogowych obniża koszty i złożoność projektów chociażby poprzez to, że takich elementów nie trzeba oddzielnie kupować oraz montować na płytkach PCB, bo wszystko znajduje się w jednym układzie scalonym wraz z mikrokontrolerem. Elementy analogowe mogą służyć do sterowania różnymi modułami, wykrywania konkretnych danych albo wykonywania pomiarów. Za pomocą tablicy CCL możemy powiązać ze sobą te niezależnie działające peryferia, które dzięki temu skupiają się tylko na wykonywaniu przypisanej im funkcji logicznej nie obciążając przy tym dodatkowo procesora, a nawet mogą one działać w trybie uśpienia pracy mikrokontrolera.

WYSIWYG - AVR_01Series-2.jpg

 

Peryferia i interfejsy

Serie 0 i 1 mikrokontrolerów oferują nam także kilka zegarów wewnętrznych. Inne układy potrzebują do tego zewnętrznych elementów. Ta seria ma wbudowane precyzyjne oscylatory o częstotliwości nawet do 20MHz, zoptymalizowane pod kątem zużycia energii, co umożliwia bateryjne lub akumulatorowe zasilanie urządzenia. Posiada też wewnętrzny oscylator 32kHz służący do odliczania czasu podczas działania trybów oszczędzania energii.

 WYSIWYG - AVR_01Series-3.jpgWYSIWYG - AVR_01Series-4.jpg

Mikrokontrolery obsługują standardowe interfejsy komunikacyjne typu I2C, USART, SPI, ale ich ilość różni się w zależności od liczby pinów mikrokontrolera. Posiadają też precyzyjny przetwornik ADC. Taki przetwornik służy do pomiarów elektrycznych wartości, umożliwiając odczyt dokładnego napięcia na pinie, a nie tylko zero-jedynkowy sygnał jak występuje to w przypadku sygnałów cyfrowych.

 

Programowanie

W tych seriach wprowadzony został nowy interfejs odpowiadający za programowanie i debugowanie mikrokontrolera wymagający użycia dedykowanego sprzętu jakim jest ATMEL-ICE albo POWERDEBUGGER. Jest to ewolucja względem poprzednich programatorów, gdyż te układy korzystające z interfejsu UPDI wymagają tylko jednego pinu do komunikacji mikrokontrolera z programatorem. Powerdebugger jest droższą, ale też bardziej funkcjonalną opcją – posiada bardzo przydatną cechę jaką jest monitorowanie zużycia energii układu, co pozwala przetestować projekty pod kątem zużycia energii jeszcze zanim wykona się prototyp urządzenia.

 WYSIWYG - AVR_01Series-5.jpgWYSIWYG - AVR_01Series-6.jpg

 

Powerdebugger Atmel-ICE

Z kwestii software’owych Microchip daje nam możliwość korzystania z bezpłatnego, w pełni funkcjonalnego środowiska:

Atmel START umożliwiające wstępną konfigurację peryferiów za pomocą wygodnego interfejsu graficznego, generowanie gotowych bibliotek kodu, pobieranie przykładowych projektów do uruchomienia na mikrokontrolerach oraz zestawach ewaluacyjnych. 

WYSIWYG - AVR_01Series-7.jpg

Do przetestowania i sprawdzenia możliwości omawianych układów możemy zaproponować zestaw ewaluacyjny Xplained mini mający na swoim pokładzie wszystko co potrzeba, aby rozpocząć pracę z tą rodziną mikrokontrolerów. Te zestawy ewaluacyjne to gotowe do pracy płytki z wbudowanym debuggerem pozwalające na proste podłączenie do mikrokontrolera elementów zewnętrznych, a także posiadające wbudowany przełącznik oraz diodę sygnalizacyjną ułatwiające testowanie najprostszych aplikacji.

WYSIWYG - AVR_01Series-8.jpg

Seria AVR DA

Równolegle z rodzinami 0 i 1 series firma Microchip wprowadziła również nową rodzinę mikrokontrolerów AVR o pamięci większej niż 32kB. Główne cechy rodziny AVR DA to:

  • do 128kB pamięci programu,
  • taktowanie procesora 24MHz,
  • do 16kB pamięci SRAM,
  • 512B pamięci EEPROM,
  • interfejsy komunikacyjne do 6-UART, 2-SPI, 2-I2C,
  • do 7 timerów o zakresie 16-bit,
  • do 22 kanałów, 12-bitowy przetwornik ADC,
  • 3 komparatory,
  • zakres temperatury pracy -40°C do +85°C (Industrial), -40°C do +125°C (Extended),
  • napięcie zasilania 1.8V do 5.5V,
  • liczba pinów - do 64

 

Rodzina AVR DA posiada też specyficzne oznaczenie:

AVR<ilość pamięci Flash>DA<ilość pinów>. 

Układy te są przygotowane do implementacji funkcji i bibliotek bezpieczeństwa Functional Safety Ready oraz modułu PTC.

WYSIWYG - AVR_01Series-9.jpg

„Functional Safety Ready” oznacza, że produkty są gotowe do implementacji funkcji Functional Safety. Oznacza to, że układy spełniają wysokie standardy bezpieczeństwa, pewności pracy i stabliności w najbardziej wymagających warunkach. Dodatkowo, firma Microchip udostępnia biblioteki do programowego wsparcia i spełnienia wymagań Functional Safety. 

Więcej informacji można znaleźć na stronie https://www.microchip.com/design-centers/functional-safety 

WYSIWYG - AVR_01Series-10.jpg

 

AVR DA posiadają także omówione wcześniej Independent Peripheral & Event System. Do programowania tych urządzeń można wykorzystać zarówno Atmel Studio wraz z wsparciem Atmel START, jak i MPLAB wraz z wsparciem MPLAB Code Configurator.

Układy AVR DA tak samo jak układy z serii 0 i 1 zasilane są napięciem od 1,8 do 5,5V.

Do przetestowania mikrokontrolerów tej serii stworzony został zestaw ewaluacyjny AVR128DA48 Curiosity Nano.

Ten zestaw wyposażony został w mikrokontroler AVR128DA48. Posiada też debugger USB, dzięki któremu można od razu po podłączeniu do komputera rozpocząć pracę z układem, wsparcie darmowych środowisk programistycznych Atmel Studio oraz MPLAB, zewnętrzny kwarc, a także możliwy do wykorzystania przez użytkownika przełącznik i diodę LED.

 

WYSIWYG - AVR_01Series-11.jpg

 

Przedstawicieli firm zainteresowanych produktami Microchip prosimy o kontakt pod adresem e-mail: microchip[at]jm.pl

Polecane produkty

Ozdobna grafika stopki
System B2B by

Używamy informacji zapisanych za pomocą cookies i podobnych technologii m.in. w celach statystycznych oraz w celu dostosowania naszego sklepu do indywidualnych potrzeb klientów. W programie służącym do obsługi internetu można zmienić ustawienia dotyczące cookies. Korzystanie z naszego sklepu internetowego bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że bedą one zapisane w pamięci urządzenia. Więcej informacji można znaleźć w naszej polityce prywatności