СОДЕРЖАНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

ГЛАВА 1. ЗНАКОМСТВО С СЕМЕЙСТВОМ CLASSIC . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .9
1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
1.2. ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.3. ХАРАКТЕРИСТИКИ ЯДРА МИКРОКОНТРОЛЛЕРА  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
1.4. ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОДСИСТЕМЫ ВВОДА/ВЫВОДА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.5. ПЕРИФЕРИЙНЫЕ УСТРОЙСТВА  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.6. АРХИТЕКТУРА ЯДРА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.7. ЦОКОЛЕВКА И ОПИСАНИЕ ВЫВОДОВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

ГЛАВА 2. АРХИТЕКТУРА МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ
СЕМЕЙСТВА CLASSIC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
2.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
2.2. ОРГАНИЗАЦИЯ ПАМЯТИ  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.2.1. Память программ  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36
2.2.2. Память данных  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38
2.2.2.1. Статическое ОЗУ  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2.2.2.2. Регистры общего назначения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44
2.2.2.3. Регистры ввода/вывода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.2.2.4. Способы адресации памяти данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
2.2.3. Энергонезависимая память данных  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
2.2.3.1. Организация доступа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
2.2.3.2. Меры предосторожности при работе  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .67
2.3. СЧЕТЧИК КОМАНД И ВЫПОЛНЕНИЕ ПРОГРАММЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 67
2.3.1. Функционирование конвейера  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .67
2.3.2. Задержки в конвейере  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .69
2.3.3. Счетчик команд  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70
2.3.4. Kоманды типа «проверка/пропуск»  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70
2.3.5. Kоманды условного перехода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
2.3.6. Kоманды безусловного перехода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71
2.3.7. Kоманды вызова подпрограмм  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73
2.3.8. Kоманды возврата из подпрограмм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74
2.4. СТЕК . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74
2.4.1. Стек в микроконтроллере AT90S1200 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74
2.4.2. Стек в старших моделях микроконтроллеров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

ГЛАВА 3. СИСТЕМА КОМАНД . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77
3.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77
3.2. ОПЕРАНДЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
3.3. ТИПЫ КОМАНД  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
3.3.1. Kоманды логических операций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .79
3.3.2. Kоманды арифметических операций и команды сдвига . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
3.3.3. Kоманды операций с битами  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
3.3.4. Kоманды пересылки данных  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
3.3.5. Kоманды передачи управления  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
3.3.6. Kоманды управления системой . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .83
3.4. СВОДНЫЕ ТАБЛИЦЫ КОМАНД  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
3.5. ОПИСАНИЕ КОМАНД . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

ГЛАВА 4. УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .147
4.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
4.2. ТАКТОВЫЙ ГЕНЕРАТОР . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .148
4.3. РЕЖИМЫ ПОНИЖЕННОГО ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
4.3.1. Режим Idle  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
4.3.2 Режим Power Down  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .151
4.3.3 Режим Power Save . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
4.4. СБРОС . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .153
4.4.1. Сброс по включении питания  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
4.4.2. Аппаратный сброс  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
4.4.3. Сброс от сторожевого таймера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..157
4.4.4. Сброс при снижении напряжения питания (BrownOut)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
4.4.5. Управление схемой сброса  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .159
4.5. ПРЕРЫВАНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
4.5.1. Таблица векторов прерываний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
4.5.2. Обработка прерываний  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .168
4.5.3. Внешние прерывания; регистры GIMSK и GIFR  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
4.5.4. Прерывания от таймеров; регистры TIMSK и TIFR  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .172

ГЛАВА 5. ПОРТЫ ВВОДА/ВЫВОДА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
5.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
5.2. ОБРАЩЕНИЕ К ПОРТАМ ВВОДА/ВЫВОДА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .178
5.3. KОНФИГУРИРОВАНИЕ ПОРТОВ ВВОДА/ВЫВОДА  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .182

ГЛАВА 6. ТАЙМЕРЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .183
6.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
6.2. НАЗНАЧЕНИЕ ВЫВОДОВ ТАЙМЕРОВ/СЧЕТЧИКОВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
6.3. ТАЙМЕР/СЧЕТЧИК T0  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
6.4. ТАЙМЕР/СЧЕТЧИК T1  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
6.4.1. Выбор источника тактового сигнала . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
6.4.2. Режим таймера  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .193
6.4.2.1. Функция захвата (Capture)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .193
6.4.2.2. Функция сравнения (Compare)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .195
6.4.3. Режим ШИМ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .197
6.5. ТАЙМЕР/СЧЕТЧИК T2  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .200
6.5.1. Управление тактовым сигналом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
6.5.2. Режим таймера  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .202
6.5.3. Режим ШИМ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .203
6.5.4. Асинхронный режим работы  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
6.6. СТОРОЖЕВОЙ ТАЙМЕР . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .208

ГЛАВА 7. АНАЛОГОВЫЙ КОМПАРАТОР  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .211
7.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
7.2. ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ КОМПАРАТОРА  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .212

ГЛАВА 8. АНАЛОГОЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .215
8.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
8.2. ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ МОДУЛЯ АЦП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .216
8.3. ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .221
8.4. ПАРАМЕТРЫ АЦП  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..223

ГЛАВА 9. УНИВЕРСАЛЬНЫЙ АСИНХРОННЫЙ
ПРИЕМОПЕРЕДАТЧИК . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
9.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
9.2. УПРАВЛЕНИЕ РАБОТОЙ UART  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .226
9.3. ПЕРЕДАЧА ДАННЫХ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .229
9.4. ПРИЕМ ДАННЫХ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .230
9.5. МУЛЬТИПРОЦЕССОРНЫЙ РЕЖИМ РАБОТЫ UART  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .233
9.6. СКОРОСТЬ ПРИЕМА/ПЕРЕДАЧИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234

ГЛАВА 10. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ПЕРИФЕРИЙНЫЙ
ИНТЕРФЕЙС SPI  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
10.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
10.2. ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ МОДУЛЯ SPI  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .238
10.3. РЕЖИМЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .242
10.4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВЫВОДА F65 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .244

ГЛАВА 11. ПРОГРАММИРОВАНИЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
11.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
11.2. ЗАЩИТА КОДА И ДАННЫХ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .246
11.3. KОНФИГУРАЦИОННЫЕ ЯЧЕЙКИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .246
11.4. ИДЕНТИФИКАТОР . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .247
11.5. РЕЖИМ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248
11.5.1. Переключение в режим параллельного программирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
11.5.2. Стирание кристалла   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .253
11.5.3. Программирование FLASH памяти  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .254
11.5.4. Программирование EEPROM памяти  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .256
11.5.5. Kонфигурирование микроконтроллера  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .256
11.6. РЕЖИМЫ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ  . . . . . . . . . . . . . . . 258
11.6.1. Режим последовательного программирования при высоком
напряжении (модели AT90S/LS2323 и AT90S/LS2343)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
11.6.2. Программирование по последовательному каналу  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264

ПРИЛОЖЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271
Приложение I. Сводная таблица микроконтроллеров AVR семейства Classic . . . . . . . . . . 272
Приложение II. Чертежи корпусов микроконтроллеров AVR семейства Classic . . . . . . . . . 276
Приложение III. Электрические параметры микроконтроллеров AVR семейства Classic. . .279
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282