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Einführung
AVR ist eine Serie aus 8-bit RISC Microcontroller produziert von Atmel. AVR folgt der Harcard-Architektur und hat daher separate Programm- und Datenspeicher. Für das Programm hat er einen internen überschreibbaren Flash-Speicher, für statische Daten (SRAM) und EEPROM-Speicher. Die Taktfrequenz des Controllers liegt normalerweise bei 16MHz und schafft fast 1 MIPS pro 1MHz-Zyklus.
Die Produktion des AVR Microcontroller begann 1997 und heute ist AVR einer der am beliebtesten Controller der freischaffenden Elektronik-Ingenieure. Dank der günstigen Entwicklungstools, der diversen Peripherals in einem Paket und des niedrigen Energiebedarfs kam der anfängliche Erfolg. Heute gibt es noch einen anderen Grund sich für den AVR zu entscheiden: die Masse an Information und an Tutorials die sich über die Jahre angesammelt haben. Die AVR Technologie altert natürlich, aber um konkurrenzfähig zu bleiben stellt Atmel neue AVR Microcontroller her, mit up-to-date peripherals und 16- und 32-bit Bus, Erste aus der 8-bit kompatiblem XMega Serie und Letztere aus der neuen AVR32 Serie.
Basierend auf den Typ der Anwendung, gibt es unterschiedliche Typen von AVR Microcontroller, jeder mit einer unterschiedlichen Konfiguration. Die meisten der AVRs gehören zur megaAVR Serie, sie haben einen großen Programm-Speicher. Als Gegenstück gibt es die tinyAVR Serie, mit weniger Funktionen. Zusätzlich gibt es noch unterschiedliche Microcontroller Serien speziell zum Kontrollieren von USB, CAN, LCD, ZigBee, automatics, Beleuchtung und batteriebetriebene Geräte.
Der folgende Text beschreibt die Hauptfeatures der megaAVR Serie Microcontroller, am Beispiel des beliebtesten Controller dieser Serie, des ATmega128. Dieser Controller ist auch im HomeLab-Kit enthalten. Generell alle AVR Microcontroller Registernamen, Bedeutungen und Benutzungen sind in einer Weise geregelt , welche es möglich macht Beispiele auch mit anderen Controller zu nutzen, in dem man nur kleine Änderungen durchführt. Der Hautunterschied liegt in den Peripherals. Die Codebeispiele dieser Einführung sind mit AVR LibC in Assembler und C geschrieben .
äußerer Aufbau
Wie alle anderen Controller ist der AVR in einer Standarthülle gepackt. Das traditionelle Gehäuse ist DIP (bzw. DIL). DIP ist eine so genannte Casing-On-Legs. Alle Pins treten wie Beine , ca 5mm in Länge, aus dem schwarzen Plastikgehäuse hervor. DIP Gehäuse sind eine gute Wahl für Hobbyanwendungen und Prototypen, weil es dafür günstige Sockets gibt. Daher kann der Microcontroller einfach ersetzt werden sollte er Ausfallen. Die Beine sind aber auch der Nachteil des DIP Gehäuses, da man dafür Löcher in die Platine bohren muss.
Die Surface-Mount-Casings (SMT, bzw. SMD) sind viel kompakter, weil die Pins dafür gedacht sind direkt auf die Platine gelötet zu werden ohne zu Bohren. AMT Microchips sind dünne münzen-große rechteckige Gehäuse mit Pins von ca. 1mm Länge. Eine ruhigere Hand und präzisere Werkzeuge werden zum löten von SMT Chips benötigt.
AVRs gibt es als DIP und SMT Gehäuse. Das Layout der Pins ist vom Design her so logisch und elektronisch ausgeglichen wie es nur möglich ist. Zum Beispiel sind bei größeren Chips die Ground- und Supply-Pins auf mehreren Seiten des Microcontrollers, die Pins für einen Externen Oszillator sind nahe des Ground-Pins, die Bus-Pins sind durchnummeriert, die Communication-Pins sind nebeneinander etc. AVRs digitale Pins sind kompatibel mit TTL/CMOS Voltwerten. Bei 5V Supply-Spannung, 0 bis 1 V sind Logische Null (Zero), auch Zero, Null, 0 Low, Ground oder GND genannt. Bei Gleicher Supply-Spannung, 2 bis 5.5V sind die logische Eins, auch one, 1, high, genannt. Dieses Typ von weiten Spannungsunterschieden gibt es nur im Input, die Outputspannung an einem Pin mit keinem Load ist immer noch 0 V oder nahe der Supply-Spannung, je nach Status des Pins. Die erlaubte Analogspannung an den ADC Kanälen ist 0-5.5V.
ATmega128
Um die folgenden Beispiele am ATmega 128 besser zu verstehen, gibt es am Ende des Textes ein Pinout-Schema des ATmega128 (SMT Package). An jedem Pin ist ein Text mit der Nummer, primären Funktion und sekundären (alternativen) Funktion in Klammen. Supply Pins sind GND und VCC. AVCC und AREG sind die analog zu digital Konverter Supply- und ReferenceVoltage-Pins. XTAL1 und XTAL2 sind für den Anschluss einen externen Schwingquarzes, Resonator oder Taktgebers. Die Pins PB0 bis PG4 markieren die Bits der Input-Output Buses. Die sekundären Funktionen werden in dem entsprechenden Kapitel besprochen.
