Відповідно до закону Мура ступінь інтеграції мікросхем і раніше збільшується в два рази (ну, майже в два) кожні 18 місяців. Це означає, що кожні півтора року виробники інтегральних напівпровідникових схем можуть розмістити на тій же самій площі мікросхеми в два рази більше транзисторів та інших компонентів. Ця важлива гіпотеза була вперше висловлена ​​Гордоном Муром (одним із засновників компанії Intel) в середині 1960 років і, як це не дивно, як і раніше залишається вірною (більш-менш). Габарити персонального комп’ютера постійно зменшуються. Існують різні моделі комп’ютерів: настільні, переносні, кишенькові і т. д. Нещодавно з’явилися так звані компактні комп’ютери (Small Form Factor PC). Це доступні споживачеві невеликі універсальні комп’ютери зі стандартним програмним забезпеченням. Дія закону Мура поширюється не тільки на персональні комп’ютери, а й на побутові електронні пристрої: мій нинішній мобільний телефон (який має набагато більше функцій, ніж попередній) значно компактніше свого попередника!

Вживаючи термін ” комп’ютер “, ми найчастіше маємо на увазі звичайне обчислювальний пристрій для роботи з текстовим редактором, виходу в Інтернет і т. Д. Але в наші дні майже будь-який електронний пристрій володіє певними обчислювальними здібностями. Такі комп’ютери називають “вбудованими”, оскільки вони входять до складу більшої системи і дозволяють їй збільшити свої можливості.

У прагненні до малогабаритним виробам нашу увагу привернули комп’ютери ще більш компактних розмірів: Tiny (“крихітка”). На відміну від інших комп’ютерів, це мініатюрні спеціалізовані комп’ютерні системи, які можуть поміститися в нагрудній кишені сорочки. Багато виробники поставляють набори для складання таких комп’ютерів (лідери тут- компанії Microchip і Atmel). За розмірами мікросхема порівнянна з рисовим зернятком і все, що їй потрібно, – це підходящий джерело живлення і схема сполучення. Запрограмуйте мікросхему відповідним чином, і у вас вийде своє власне персональне електронне пристрій, який може бути абсолютно унікальним.

Що можуть робити такі маленькі вбудовані комп’ютери? Чи є від них хоч якась користь? Далі ми покажемо, наскільки маленькими вони можуть бути і що вони можуть робити.

Мікроконтролери tinyAVR компанії Atmel

Серія мікроконтролерів tinyAVR має багато різновидів. Число висновків може бути від 4 (у серії ATtiny4 / 5/9/10) і до 28 (у серії ATtiny48 / 88). Деякі мікросхеми серії ATtiny48 / 88 мають тільки 24 контакту. Широко застосовується схема ATtinyl3, яка має 8 контактів: два для харчування і шість для введення / виведення. Це не надто багато, але навіть за допомогою шести контактів доступні різноманітні можливості.

З представленої далі в цьому розділі таблиці мікросхем tinyAVR ми вибрали для більшості наших проектів такі: ATtinyl3, ATtiny25 / 45/85 і ATtiny261 / 461/861. Вони являють собою весь спектр сімейства Tiny. Всі ці мікросхеми забезпечені статичної пам’яттю (SRAM) для програмування мовою С. Схема Tiny 13 має всього 1 Кбайт пам’яті для зберігання програм, а схеми Tiny861 і Tiny85- 8 Кбайт. Схеми Tinyl3 і Tiny25 / 45/85 сумісні за цоколевке, але серія Tiny25 / 45/85 має більше пам’яті і функцій. Якщо код не поміщається в схемі Tinyl3, то її можна замінити схемою Tiny24 / 45/85 (залежно від вимог до розміру пам’яті).

Майже всі пристрої, описані в цій книзі, відрізняються привабливим зовнішнім виглядом завдяки великим світлодіодним індикаторам. Новий метод управління великим числом світлодіодів за допомогою обмеженого числа керуючих висновків (Charlieplexing – “метод Чарлі”) дозволяє мультиплексировать до 20 світлодіодів, маючи всього п’ять контактів вводу / виводу. Даний метод застосовувався для реалізації привабливих графічних дисплеїв і управління семисегментний індикаторами. У деяких пристроях використані графічні рідкокристалічні дисплеї.

Будь-яку описану конструкцію можна зібрати за один-два дні.

Мікросхеми tinyAVR

Мікросхеми tinyAVR відрізняються один від одного за кількома ознаками: за кількістю висновків, за розміром пам’яті, по типу корпусу (DIP – корпус з двома рядами висновків по довгих сторонах; SOIC- той же для поверхневого монтажу; MLF – квадратний корпус для поверхневого монтажу), по периферійним функціям, по інтерфейсах обміну і т. Д. На рис. 1.1 показані приклади мікросхем tinyAVR в корпусах типу DIP, а на рис. 1.2 – в корпусах типу SOIC. Номенклатура мікросхем постійно змінюється, оскільки компанія Atmel регулярно додає нові пристрої для заміни старих. Останні зміни можна завжди подивитися на сайті за посиланням: www.avrgenius.com/tinyavrl.

Більшість мікросхем організовано так, що кожна схема з однієї серії відрізняється від інших лише кількома функціями (розміром пам’яті і т. П.).

Деякі основні серії та схеми сімейства tinyAVR наведено в табл. 1.1 і на рис. 1.1, 1.2.

Якщо у маркуванні мікросхеми є буква “А”, значить, схема виконана за технологією picoPower і забезпечена функцією для зниження споживання електроенергії.

Рис. 1.1. Мікроконтролери tinyAVR Рис. ^ 2. Мікроконтролери tinyAVR

в корпусах DIP в КОРПУЗах SMD

Таблиця 1.1. Деякі основні серії і мікросхеми сімейства tinyAVR

Номер

п / п

Серія /

Мікросхема

Опис

1

ATti η у4 / 5/9/10

Максимум 4 контакти вводу / виводу, робоча напруга 1,8-5,5 В, 32 байта SRAM, продуктивність до 12 MIPS (на частоті 12 МГц), Flash-пам’ять для зберігання програм (1 Кбайт в ATtiny9 / 10 і 512 байт в ATtiny4 / 5), аналого цифровий перетворювач (в ATtiny9 / 10)

2

ATtiny13

Максимум 6 контактів вводу / виводу, робоча напруга 1,8-5,5 В, 64 байта SRAM, 64 байта EEPROM, продуктивність до 20 MIPS (на частоті 20 МГц), 1 Кбайт Flash- пам’яті для зберігання програм, аналого-цифровий перетворювач (ADC)

3

ATtiny24/44/84

Максимум 12 контактів вводу / виводу, робоча напруга 1,8-5,5 В, 128/256/512 байт SRAM і 128/256/512 байт EEPROM (відповідно), продуктивність до 20 MIPS (на частоті 20 МГц), 2 / 4/8 Кбайт Flash-пам’яті для зберігання програм (відповідно), аналого-цифровий перетворювач (ADC), температурний датчик (на кристалі), універсальний послідовний інтерфейс (USI)

Таблиця 1.1 (закінчення)

Номер

п / п

Серія /

Мікросхема

Опис

4

ATtiny25/45/85

Максимум 6 контактів вводу / виводу, робоча напруга 1,8-5,5 В, 128/256/512 байт SRAM і 128/256/512 байт EEPROM (відповідно), продуктивність до 20 MIPS (на частоті 20 МГц), 2 / 4/8 Кбайт Flash-пам’яті для зберігання програм (відповідно), аналого-цифровий перетворювач (ADC), універсальний послідовний інтерфейс (USI)

5

ATtiny261 /461/8 61

Максимум 16 контактів вводу / виводу, робоча напруга 1,8-5,5 В, 128/256/512 байт SRAM і 128/256/512 байт EEPROM (відповідно), продуктивність до 20 MIPS (на частоті 20 МГц), 2 / 4/8 Кбайт Flash-пам’яті для зберігання програм (відповідно), аналого-цифровий перетворювач (ADC), універсальний послідовний інтерфейс (USI)

6

ATtiny48/88

Максимум 24/28 контактів вводу / виводу (залежно від корпусу), робоча напруга 1,8-5,5 В, 256/512 байт SRAM (відповідно), 64 байта EEPROM, продуктивність до 12 MIPS (на частоті 12 МГц), 4/8 Кбайт Flash-пам’яті для зберігання програм (відповідно), аналого-цифровий перетворювач (ADC), послідовний зовнішній інтерфейс (SPI)

7

ATtiny43U

Максимум 16 контактів вводу / виводу, робоча напруга 0,7-1,8 В, 256 байт SRAM, 64 байта EEPROM, продуктивність до 1 MIPS на мегагерц, 4 Кбайт Flash- пам’яті для зберігання програм, аналого-цифровий перетворювач (ADC), температурний датчик (на кристалі), універсальний послідовний інтерфейс (USI). Мікросхема з низьким енергоспоживанням, вбудований перетворювач автоматично генерує стабільну напругу живлення 3 В від низьковольтного джерела живлення (не нижче 0,7 В)

Джерело: Гадре, Д., Цікаві проекти на базі мікроконтролерів tinyAVR / Дхананья Гадре, Нігула Мелхотра: Пер. з англ. – СПб .: БХВ-Петербург, 2012. – 352 с .: іл. – (Електроніка)