роботы
робототехника
микроконтроллеры
Главная
Новости
Спорт
Шаг за шагом
Статьи
Wiki
Форум
Downloads
Ссылки
Контакты
 

Простейший робот
Схема и описание простого робота на одной микросхеме. Робот может двигаться на свет или следовать за рукой.  

Схема и описание первого проекта на микроконтроллере AVR
"Hello, world!" для микроконтроллера.  

Робот на микроконтроллере AVR
Схема робота на микроконтроллере. Примеры программ.  

МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ: КРАТКИЙ ОБЗОР



   Первый микроконтроллер
Гордон Мур (Gordon Moore)

Закон Мура

     Выступая в 1965 году на конференции International Electron Devices Meeting, один из будущих основателей Intel Гордон Мур (Gordon Moore) отметил, что новые модели микросхем разрабатывались спустя более-менее одинаковые периоды времени — 18-24 месяца — после появления их предшественников, а емкость их при этом возрастала каждый раз примерно вдвое.
     Наблюдение Мура, еще не возведенное в то время в ранг закона, впоследствии блестяще подтвердилось, а обнаруженная им закономерность наблюдается и в наши дни. За 30 лет, истекшие с момента появления микропроцессора 4004 в 1971 году и вплоть до выпуска процессора Pentium® 4, количество транзисторов выросло более чем в 18000 раз - с 2 300 до 42 миллионов.

Закон Рока

     Дополнение Артура Рока (Arthur Rock) к закону Мура: стоимость основных фондов, используемых в производстве полупроводников, удваивается каждые четыре года.

   Перый микроконтроллер появился на свет в 1976 году, через 5 лет после создания первого микропроцессора. Это была микросхема фирмы Intel, получившая имя 8048.
   Помимо центрального процессора, на кристалле находились 1 КБайт памяти программ, 64 байта памяти данных, два восьмибитных таймера, генератор часов и 27 портов ввода/вывода.
   Микроконтроллеры семейства 8048 использовались в игровых консольных приставках Magnavox Odyssey, в клавиатурах первых IBM PC и в ряде других устройств.
   Существует также мнение, что первым микроконтроллером был 4-х pазpядный TMS1000 от Texas Instruments, котоpый содеpжал ОЗУ (32 байта), ПЗУ (1К), часы и поддеpжку ввода-вывода, что позволяло считать его именно первым микpоконтpоллеpом. Выпущенный в 1972 году, он имел новую по тем временам возможность - добавление новых инструкций.

   8051

   Следующий микроконтроллер Intel 8051, выпущенный в 1980 году, стал поистине классическим образцом устройств данного класса. Этот 8-битный чип положил начало целому семейству микроконтроллеров, которые господствовали на рынке вплоть до недавнего времени.
   Аналоги 8051 выпускали советские предприятия в Минске, Киеве, Воронеже, Новосибирске, на них выросло целое поколение отечественных разработчиков.
   Большинство фирм производителей микроконтроллеров и сегодня выпускают устройства, основанные на этой архитектуре. Среди них Philips, Atmel, Dallas, OKI, Siemens — можно перечислить более полутора десятков имен. Но 51-е семейство постепенно сдает свои позиции более молодым и совершенным микроконтроллерам.

   Motorola и Zilog

   Другими яркими представителями восьмиразрядных микроконтроллеров явились изделия компаний Motorola (68HC05, 68HC08, 68HC11) и Zilog (Z8).
   Motorola длительное время не предоставляла средств, позволяющих дешево и быстро начать работать с ее контроллерами, что явно не способствовало их популярности у некорпоративных разработчиков. Однако стоит заметить, что за рубежом микроконтроллеры от Motorola занимают лидирующее положение на рынке. В нашей стране их популярность не очень высока, возможно, еще в силу отсутствия достаточного количества доступных учебных материалов и средств разработки.
   Микроконтроллеры фирмы Zilog, основанной бывшими сотрудниками Intel, еще недавно казавшиеся столь многообещающими, не выдержали гонки в стремительно развивающемся секторе рынка, и сегодня система команд Z8 выглядит достаточно устаревшей.

   Microchip

Микроконтроллер PIC

   Чтобы перепрограммировать такой PIC-микроконтроллер, необходимо было посветить некоторое время в специальное окошечко кварцевой лампой. Сегодня новые микроконтроллеры от Microchip оснащаются электрически перепрограммируемой Flash-памятью программ.
   Первые значительные перемены произошли с появлением PIC-контроллеров фирмы Microchip. Эти чипы предлагались по рекордно низким ценам, что позволило им в короткий срок захватить значительную часть рынка микроконтроллеров. К тому же кристаллы от Microchip оказались не уступающими, а нередко и превосходящими микроконтроллеры х51 по производительности и не требовали дорогостоящего программатора.
   Вместе с контроллерами появились дешевые комплекты PICSTART, содержащие все, что было нужно для того, чтобы, не имея ни средств, ни навыков работы с PIC-контроллерами, быстро создать и отладить на нем продукт.
   Эти микроконтроллеры имели хорошие порты, но все остальное было сделано весьма неудобно. Архитектура оставляла желать лучшего, система команд была крайне ограничена. Тем не менее, PIC-контроллеры остаются популярными в тех случаях, когда требуется создать недорогую систему, не предъявляющую высоких требований по ее управлению.

   Scinex

   На волне успеха PIC-контроллеров появились очень похожие на них изделия фирмы Scinex. Они обладали уже 52-мя командами против PIC-овских 33-х. Были добавлены хорошие инструкции для работы с памятью, улучшена архитектура, каждая команда выполнялась за один такт, что при прочих равных условиях было вчетверо быстрее, чем у Microchip, и к тому же их тактовая частота достигала 100 МГц.
   Столь высокая скорость контроллера позволяет его создателям отказаться от различной периферии — таймеров, счетчиков, регистров сдвига в приемопередатчиках, — все это рекомендуется реализовывать чисто программными средствами, благо быстродействия для этого хватает: внутри — лишь сверхбыстрое ядро, память да порты ввода/вывода.

   Atmel

   Настоящая революция в мире микроконтроллеров произошла в 1996 году, когда корпорация Atmel представила свое семейство чипов на новом прогрессивном ядре AVR. Более продуманная архитектура AVR, быстродействие, превосходящее контроллеры Microchip, привлекательная ценовая политика способствовали оттоку симпатий многих разработчиков от недавних претендентов на звание контроллера номер 1.

Микроконтроллер семейства AVR ATMEGA8    Микроконтроллеры AVR имеют более развитую систему команд, насчитывающую до 133 инструкций, производительность, приближающуюся к 1 MIPS/МГц, Flash ПЗУ программ с возможностью внутрисхемного перепрограммирования. Многие чипы имеют функцию самопрограммирования. AVR-архитектура оптимизирована под язык высокого уровня Си. Кроме того, все кристаллы семейства совместимы "снизу вверх".

   Огромную роль сыграла доступность программного обеспечения и средств поддержки разработки. У Atmel много бесплатно распространяемых программных продуктов. Хорошо известно, что развитые средства поддержки разработок при освоении и знакомстве с любым микроконтроллерным семейством играют не менее значимую роль, чем сами кристаллы. Фирма Atmel уделяет этому вопросу большое внимание. Чрезвычайно удачная и совершенно бесплатная среда разработки AVR Studio, работающая под Windows.
   Ведущие сторонние производители выпускают полный спектр компиляторов, программаторов, ассемблеров, отладчиков, разъемов и адаптеров.

   Для начинающего разработчика немаловажным является и то, что для программирования AVR можно обойтись вовсе без аппаратного программатора. Самым популярным сопособом программирования этих микроконтроллеров являются пять проводков, подсоединенных к параллельному порту персонального компьютера.

   Можно считать, что AVR постепенно становится еще одним индустриальным стандартом среди 8-разрядных микроконтроллеров общего назначения. Они легкодоступны в России и отличаются в среднем невысокой стоимостью, успешно конкурируя с изделиями компании MICROCHIP. Все это делает микроконтроллеры Atmel AVR одними из самых привлекательных для обучения.




Lego RCX

     В основе RCX лежит микроконтроллер Hitachi H8/3297 (семейство процессоров H8/300 с 32Kb оперативной памяти). Микроконтроллер используется для управления тремя моторами, тремя сенсорами и инфракрасным портом.
Lego RCX      Встроенная в чип 16Kb ROM содержит драйвер, который запускается при первом включении RCX. Возможности прошитого драйвера расширяются при загрузке в RCX 16Kb программного обеспечения (firmware). Вместе они позволяют выполнять команды, полученные с компьютера через ИК порт. Программы, созданные пользователем, загружаются в RCX как байт-код и хранятся в отведенном для них 6Kb участке памяти.

Lego NXT

Lego NXT      Контроллерный блок NXT работает под управлением 32-битного микроконтроллера семейства ARM7 (Atmel AT91SAM7S256) на частоте 48 MHz. Имеет 256 Kb Flash-памяти программ и 64 Kb RAM. Кроме того, в NXT трудится 8-битный микроконтроллер Atmel AVR с 4 Kb FLASH-памяти и 512 Byte RAM. NXT имеет встроенный Bluetooth-модуль, порт USB, 4 порта для датчиков, 3 порта для моторов, графический LCD-дисплей (100 x 64) и громкоговоритель.

   Список микроконтроллеров, упомянутых на этой странице, далеко не полный. Среди крупных производителей микроконтроллеров следовало бы подробнее упомянуть Cypress, Texas Instruments, Dallas Semiconductor, Philips, Infineon (Siemens), STMicroelectronics, Futjitsu, Mitsubishi Electronics, Temic, National Semoconductor, Oki Semiconductor и др.

   Отдельного упоминания заслуживают мощные контроллеры фирмы Toshiba. Хотя у них и отсутствует внутренняя память программ, нужен кристалл внешнего ПЗУ, но они имеют хорошо развитую периферию и способны поддерживать модули памяти типа SIMM, используемые в IBM. За рубежом эти контроллеры ставятся в DVD-проигрыватели, CD-проигрыватели, автоответчики, — словом, туда, где надо работать с большими объемами памяти.

   Также следует сказать о самых маленьких в мире микроконтроллерах ACE. Это 8-разрядные чипы размерами около 3х4 мм, из 8 выводов 6 - это порты ввода/вывода. По возможностям они похожи на Microchip или AVR, но в очень маленьком корпусе. Им можно сделать минимальное обрамление и поместить в ручку какого-нибудь изделия.

   И, конечно же, нельзя пройти мимо широко развитой линии микроконтроллеров H8 фирмы Hitachi. Это большая семья микроконтроллеров, включающая H8/300, H8/300H, H8/500 и H8S серии. Основа архитектуры H8 базируется на решениях фирмы DEC и их легендарном компьютере PDP-11. Несколько компаний выпускают для этих микроконтроллеров компиляторы ассемблера и языков высокого уровня. H8 могут быть найдены в цифровых фотокамерах, контроллерах принтеров и различных автоматических подсистемах. Также они трудятся в контроллерных блоках RCX робоконструкторов Lego MindStorm.




myROBOT.ru Это оригинальная статья myROBOT.ru
Постоянный адрес статьи: http://myrobot.ru/stepbystep/mc_meet.php




Использованные иллюстрации:

Gordon E. Moore, Co-founder, Intel Corporation.
Intel Press Kit -- Moore's Law 40th Anniversary






Статьи раздела
МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ

Все статьи курса
Что такое микроконтроллер.

Микроконтроллеры: краткий обзор.

Микроконтроллеры AVR.

Устройство микроконтроллера AVR.

Модели семейства AVR.
Программирование микроконтроллеров.

Среда разработки WinAVR.

Makefile и компиляция программы.

Программатор AVR. AVRDUDE. USB-программатор USBasp.

Первый проект на микроконтроллере AVR.





Copyright © myrobot.ru, 2005-2013


OpenHosting