AVR® 单片机

在2022年,随着智能手机、自动驾驶汽车和5G无线连接主导嵌入式设计市场,Microchip的8位PIC®和AVR®单片机(MCU)系列市场份额不断扩大。在过去50年里,8位MCU市场一直在稳步增长,Microchip每年的销量相当于西半球人手一件。为了支持持续的增长趋势,Microchip Technology Inc.(美国微芯科技公司)近日宣布推出5个新产品系列和60多款新独立器件,为嵌入式设计人员提供最常见问题的简单解决方案。

“Microchip发布多款应用于当今主流嵌入式设计的PIC®和AVR®单片机产品"

寻求创新设计的设计人员正转向利用Microchip的PIC和AVR单片机系列新产品。这些新产品拥有强大的处理能力,能够与其他芯片和模拟外设轻松通信,在构建时无需对印刷电路板(PCB)进行改动,就能实现超强配置。这些器件将类似ASIC的功能与简单的开发经验相结合,扩展了传统MCU的功能,并允许它们被配置为智能外设芯片。类似PIC16F171系列中的软件控制运算放大器、多电压输入/输出(MVIO)和带计算功能的模数转换器(ADCC)的智能外设,为原本不使用传统MCU的应用带来了新的价值。

使用不同电源电压芯片的系统经常需要跨越多个电压域(例如,将5V的 MCU连接到1.8V的传感器)。此类系统通常需要电平转换硬件,从而增加了成本。Microchip最新的8位MCU(包括AVR DD系列)中的MVIO外设允许MCU上的单个端口在与MCU其他部分不同的电压域中工作,从而无需额外的外部元件。

有些系统要求一定水平的速度和响应时间,这是基于软件的处理难以达到的。Microchip PIC和AVR产品系列的独立于内核的外设(CIP)可以用MPLAB®代码配置器(MCC)进行编程,以方便连接形成硬件处理链。这使得创建定制外设成为可能,从而消除了软件处理的周期时间。例如,通过配置一个由脉宽调制器(PWM)、SPI接口和可配置逻辑单元(CLC)组成的超级外设,即可轻松控制一个需要独特时序才能正确驱动的WS2812 LED阵列。

随着8位PIC和AVR MCU器件市场的持续增长,Microchip通过坚持其产品组合和支持结构中的强大基本功能,持续响应客户的长期需求。PIC和AVR MCU非常容易用于设计,其支持网络使Microchip的客户能缩短实现收益的时间。8位MCU产品组合是引脚(pin-to-pin)兼容的,当需要更高性能或客户希望最大限度地提高产品供货,同时尽量减少重新设计的要求时,可以选择替代的PIC或AVR MCU。

Microchip 8位单片机业务部营销副总裁Greg Robinson表示:“PIC和AVR MCU非常受欢迎,它们的设计能够满足我们客户对当前以及未来应用的要求。我们还为8位PIC和AVR MCU建立了强大的供应链,绝大部分都在Microchip自有工厂中生产。这使我们能够以业内不常有的方式控制生产过程。”

开发工具

Microchip提供由硬件和软件工具组成的完整开发生态系统,包括MPLAB® X和MPLAB® Xpress集成开发环境(IDE)以及MPLAB®代码配置器(MCC),后者提供直观的图形界面,为基于8位MCU的项目生成生产就绪的安装和应用代码。

供货

所有5个产品系列目前都已提供样片,如需了解更多信息,请点击此处

Microchip Technology Inc. 简介

Microchip Technology Inc.是致力于智能、互联和安全的嵌入式控制解决方案的领先供应商。 其易于使用的开发工具和丰富的产品组合让客户能够创建最佳设计,从而在降低风险的同时减少系统总成本,缩短上市时间。Microchip的解决方案为工业、汽车、消费、航天和国防、通信以及计算市场中12万多家客户提供服务。Microchip总部位于美国亚利桑那州Chandler市,提供出色的技术支持、可靠的产品交付和卓越的质量。详情请访问公司网站www.microchip.com

来源:Microchip
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对AVR架构不熟悉的开发人员可以利用跨多个操作系统的统一开发平台轻松开始设计工作

通常使用Microchip的PIC®单片机(MCU)并利用MPLAB生态系统进行开发工作的设计人员现在可以轻松评估AVR® MCU并将其融入到应用中。今天,随着美国微芯科技公司(Microchip Technology Inc)推出MPLAB® X集成开发环境(IDE)5.05版,目前暂属测试版,可支持大部分AVR MCU。未来的MPLAB版本还将加入更多增强的功能以及对其他AVR MCU的支持。当前和未来的AVR器件将继续受Atmel Studio 7和Atmel START支持。欲了解更多信息,请访问:www.microchip.com/AVRandMPLAB

MPLAB X IDE 5.05版提供跨平台且可扩展的统一开发体验,兼容Windows®、MacOS®和Linux®操作系统,设计人员可以在所选的硬件系统上采用AVR MCU进行开发工作。该工具链的性能已得到提升,支持Microchip的代码配置工具——MPLAB代码配置器(MCC),这让开发人员可以轻松配置软件组件和器件设置,例如通过该工具的菜单驱动界面显示的时钟、外设和引脚布局。MCC还可以为特定的开发板生成代码,例如Microchip的Curiosity ATMega4809 Nano (DM320115)开发板和现有的AVR Xplained开发板。

在使用MPLAB X IDE 5.05对AVR MCU进行编译和编程时,用户有诸多编译器和调试器/编程器选项可供选择。可以选择的编译器包括AVR MCU GNU 编译器集(GCC)或MPLAB XC8 C 编译器,这为开发人员提供了更多先进的软件优化技术,以缩短代码长度。设计人员还可以利用MPLAB PICkit™ 4编程/调试工具或新发布的MPLAB Snap编程/调试工具,加快调试和编程速度。

Microchip 8位MCU业务部副总裁Steve Drehobl说:“Microchip一直在不断探索为客户提供更多产品并优化开发体验的方法。通过将AVR MCU添加到MPLAB生态系统,习惯使用MPLAB X IDE的设计人员现在有了更多MCU选项可以选择。通常使用AVR MCU的程序员也可以继续使用Atmel Studio 7,与此同时,我们在继续提供新器件支持,增加增强功能并根据需要实施漏洞修复。”

欲了解有关经扩展的MPLAB IDE和受支持器件的更多信息,请访问 www.microchip.com/MPLABX

开发支持

MPLAB生态系统和MCC支持大部分用于评估和编程AVR MCU的开发板。Xplained开发板与Atmel START兼容,现在也已兼容MPLAB X IDE。Xplained开发板是具有成本效益且完全集成的MCU开发平台,专为需要功能丰富的快速原型设计开发板的新用户和制造商而设计。Xplained平台包括集成的编程器/调试器,无需其他硬件即可开始使用。

供货

MPLAB X IDE 5.05版、MPLAB XC8 C编译器和AVR MCU GCC可以在Microchip的网站上免费获取。MPLAB PICkit 4(PG164140)开发工具、MPLAB Snap(PG164100)和ATMEGA4809 Curiosity Nano开发板(DM320115)现已上市。欲获取受支持器件的清单,请下载MPLAB X IDE。

如需了解详细信息,请联系Microchip销售代表或者全球授权分销商,也可以访问Microchip网站。如果需要购买文中提及的产品,请访问Microchip使用方便的在线销售渠道microchipDIRECT( http://www.microchipdirect.com/ ),也可以联系Microchip的授权分销合作伙伴。

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脉宽调制(PWM:(Pulse Width Modulation)是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用,方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的,因为在给定的任何时刻,满幅值的直流供电要么完全有(ON),要么完全无(OFF)。只要带宽足够,任何模拟值都可以使用PWM进行编码。本文提出AVR单片机ATmega128的PWM的设计方法。

1.定时/计数器PWM设计要点

根据PWM的特点,在使用ATmega128的定时/计数器设计输出PWM时应注意以下几点:

1)首先应根据实际的情况,确定需要输出的PWM频率范围,这个频率与控制的对象有关。如输出PWM波用于控制灯的亮度,由于人眼不能分辨42Hz以上的频率,所以PWM的频率应高于42Hz,否则人眼会察觉到灯的闪烁。

2)然后根据需要PWM的频率范围确定ATmega128定时/计数器的PWM工作方式。AVR定时/计数器的PWM模式可以分成快速PWM和频率(或相位)调整PWM两大类。

3)快速PWM可以的到比较高频率的PWM输出,但占空比的调节精度稍微差一些。此时计数器仅工作在单程正向计数方式,计数器的上限值决定PWM的频率,而比较匹配寄存器的值决定了占空比的大小。PWM频率的计算公式为:

PWM频率 = 系统时钟频率/(分频系数*(1+计数器上限值))

4)快速PWM模式适合要求输出PWM频率较高,但频率固定,占空比调节精度要求不高的应用。

5)频率(相位)调整PWM模式的占空比调节精度高,但输出频率比较低,因为此时计数器仅工作在双向计数方式。同样计数器的上限值决定了PWM的频率,比较匹配寄存器的值决定了占空比的大小。PWM频率的计算公式为:

PWM频率 = 系统时钟频率/(分频系数*2*计数器上限值))

6)相位调整PWM模式适合要求输出PWM频率较低,但频率固定,占空比调节精度要求高的应用。当调整占空比时,PWM的相位也相应的跟着变化(Phase
Correct)。

7)频率和相位调整PWM模式适合要求输出PWM频率较低,输出频率需要变化,占空比调节精度要求高的应用。此时应注意:不仅调整占空比时,PWM的相位会相应的跟着变化;而一但改变计数器上限值,即改变PWM的输出频率时,会使PWM的占空比和相位都相应的跟着变化(Phase
and Frequency Correct)。

8)在PWM方式中,计数器的上限值有固定的0xFF(8位T/C);0xFF、0x1FF、0x3FF(16位T/C)。或由用户设定的0x0000-0xFFFF,设定值在16位T/C的ICP或OCRA寄存器中。而比较匹配寄存器的值与计数器上限值之比即为占空比。

2.PWM应用设计参考

下面给出一个设计示例,在示例中使用PWM方式来产生一个1KHz左右的正弦波,幅度为0-Vcc/2。

首先按照下面的公式建立一个正弦波样本表,样本表将一个正弦波周期分为128个点,每点按7位量化(127对应最高幅值Vcc/2):

f(x) = 64 + 63 * sin(2πx/180) x∈[0…127]

如果在一个正弦波周期中采用128个样点,那么对应1KHz的正弦波PWM的频率为128KHz。实际上,按照采样频率至少为信号频率的2倍的取样定理来计算,PWM的频率的理论值为2KHz即可。考虑尽量提高PWM的输出精度,实际设计使用PWM的频率为16KHz,即一个正弦波周期(1KHz)中输出16个正弦波样本值。这意味着在128点的正弦波样本表中,每隔8点取出一点作为PWM的输出。

程序中使用ATmega128的8位T/C0,工作模式为相位调整PWM模式输出,系统时钟为8MHz,分频系数为1,其可以产生最高PWM频率为:

8000000Hz / 510 =15686Hz。

每16次输出构成一个周期正弦波,正弦波的频率为980.4Hz。PWM由OC0(PB4)引脚输出。参考程序如下(ICCAVR)。

//ICC-AVR application builder : 2004-08

// Target : M128

// Crystal: 8.0000Mhz

#include

#include

#pragma data:code

// 128点正弦波样本表

const unsigned char auc_SinParam[128] = {

64,67,70,73,76,79,82,85,88,91,94,96,99,102,104,106,109,111,113,115,117,

118,120,121,123,124,125,126,126,127,127,127,127,127,127,127,126,126,125,

124,123,121,120,118,117,115,113,111,109,106,104,102,99,96,94,91,88,85,82,

79,76,73,70,67,64,60,57,54,51,48,45,42,39,36,33,31,28,25,23,21,18,16,14,12,

10,9,7,6,4,3,2,1,1,0,0,0,0,0,0,0,1,1,2,3,4,6,7,9,10,12,14,16,18,21,23,25,28,31,33,

36,39,42,45,48,51,54,57,60};

#pragma data:data

unsigned char x_SW = 8,X_LUT = 0;

#pragma interrupt_handler timer0_ovf_isr:17

void timer0_ovf_isr(void)

{

X_LUT += x_SW; // 新样点指针

if (X_LUT > 127) X_LUT -= 128; // 样点指针调整

OCR0 = auc_SinParam[X_LUT]; // 取样点指针到比较匹配寄存器

}

void main(void)

{

DDRB |= 0x10; // PB4(OC0)输出

TCCR0 = 0x71; // 相位调整PWM模式,分频系数=1,正向控制OC0

TIMSK = 0x01; // T/C0溢出中断允许

SEI(); // 使能全局中断

while(1)

{……};

}

每次计数器溢出中断的服务中取出一个正弦波的样点值到比较匹配寄存器中,用于调整下一个PWM的脉冲宽度,这样在PB4引脚上输出了按正弦波调制的PWM方波。当PB4的输出通过一个低通滤波器后,便得到一个980.4Hz的正弦波了。如要得到更精确的1KHz的正弦波,可使用定时/计数器T/C1,选择工作模式10,设置ICR1=250为计数器的上限值。

结束语:

本文以ATmega128为例介绍了AVR单片机的PWM设计方法。随着电力电子技术,微电子技术和自动控制技术的发展PWM技术获得了空前的发展,被广泛应用在测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。

来源: eechina.com

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