CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
2.3. Nguyên lý hoạt động của các IC
2.3.1. Nguyên lý hoạt động của ATMEGA32
Hình 2.9: ATmega32.
đến 16MHz.
Nhân AVR kết hợp tập lệnh đầy đủ với 32 thanh ghi đa năng. Tất cả các thanh ghi liên kết trực tiếp với khối xử lý số học và logic (ALU) cho phép 2 thanh ghi độc lập được truy cập trong một lệnh đơn trong 1 chu kỳ đồng hồ.
Kết quả là tốc độ nhanh gấp 10 lần các bộ vi điều khiển CISC thường
AT mega32 gồm có 4 port : port A, port B, port C và port D.
Port A gồm 8 chân từ PA0 đến PA7: là cổng vào tương tự cho chuyển đổi tương tự sang số. Nó cũng là cổng vào/ra hai hướng 8 bít trong trường hợp không sử dụng làm cổng chuyển đổi tương tự, có điện trở nối lên nguồn dương bên trong. Port A cung cấp đường địa chỉ dữ liệu vào/ra theo kiểu hợp kênh khi dùng bộ nhớ bên ngoài.
Port B gồm 8 chân từ PB0 đến PB7: là cổng vào/ra hai hướng 8 bít, có điện trở nối lên nguồn dương bên trong. Port B cung cấp các chức năng ứng với các tính năng đặc biệt của ATmega32.
Port C gồm các chân từ PC0 đến PC7: là cổng vào/ra hai hướng 8 bit, có điện trở nối lên nguồn dương bên trong, Port C cung cấp các địa chỉ lối ra khi sử dụng bộ nhớ bên ngoài và đồng thời cung cấp ứng với các tính năng đặc biệt của ATmega32.
Port D gồm các chân từ PD0 đến PD7: là cổng vào/ra hai hướng 8 bít, có điện trở nối lên nguồn dương bên trong. Port D cung cấp các chức năng ứng với các tính năng đặc biệt của ATmega32.
Chân nguồn Vcc (chân số 10 và chân số 30): điện áp nguồn nuôi của ATmega32 từ 4.5v đến 5.5v.
Chân Reset (chân số 9): lối vào đặt lại.
Chân GND (chân số 11 và chân 31): chân nối mas.
Chân XTAL1, XTAL2 là hai chân nối thạch anh ngoài (chân số 12 và chân số 13). ATmega32 sử dụng thạch anh ngoài là 8MHz.
Chân ICP (chân số 20): là chân vào cho chức năng bắt tín hiệu cho bộ định thời/đếm 1.
Chân OC1B (chân số 18): là chân ra cho chức năng so sánh lối ra bộ định thời/đếm 1.
Chõn INT1 (chõn số 17): chõn ngừ vào ngắt.
Hình 2.10: Sơ đồ cấu trúc bên trong của ATMEGA32
ATmega32 có các đặc tính sau:
32Kbytes bộ nhớ ISP Flash với Read-While-Write capacities.
32 đường I/O đa năng.
32 thanh ghi đa năng.
JTAG interface.
On-chip Debug and Program.
3 bộ định thời phức hợp với chế độ so sánh.
Ngắt ngoài và trong.
Bộ truyền nhận nối tiếp USART lập trình được.
Bộ giao tiếp nối tiếp định hướng 2 dây.
8 kênh, 10bit ADC với ngưỡng vào lựa chọn khác nhau độ lợi lập trình được.
Bộ WatchDog Timer khả trình với dao động nội.
Port SPI nối tiếp.
Hệ thống ngắt để tiếp tục hàm.
ATmega32 có các chế độ tiết kiệm năng lượng như sau:
Chế độ nghỉ (Idle) CPU trong khi cho phép bộ truyền tin nối tiếp đồng bộ USART, giao tiếp 2 dây, chuyển đổi A/D, SRAM, bộ đếm bộ định thời, cổng SPI và hệ thống các ngắt vẫn hoạt động.
Chế độ Power-down lưu giữ nội dung của các thanh ghi nhưng làm đông lạnh bộ tạo dao động, thoát khỏi các chức năng của chip cho đến khi có ngắt ngoài hoặc là reset phần cứng.
Chế độ Power-save đồng hồ đồng bộ tiếp tục chạy cho phép chương trình sử dụng giữ được đồng bộ thời gian nhưng các thiết bị còn lại là ngủ.
Chế độ ADC Noise Reduction dừng CPU và tất cả các thiết bị còn lại ngoại trừ đồng hồ đồng bộ và ADC, tối thiểu hoá switching noise trong khi ADC đang hoạt động.
Chế độ standby, bộ tạo dao động (thuỷ tinh thể/bộ cộng hưởng) chạy trong khi các thiết bị còn lại ngủ. Các điều này cho phép bộ vi điều khiển khởi động rất nhanh trong chế độ tiêu thụ công suất thấp.
Thiết bị được sản xuất sử dụng công nghệ bộ nhớ cố định mật độ cao của Atmel. Bộ nhớ On-chip ISP Flash cho phép lập trình lại vào hệ thống qua giao diện SPI bởi bộ lập trình bộ nhớ cố định truyền thống hoặc bởi chương trình On-chip Boot chạy trên nhân AVR. Chương trình boot có thể sử dụng bất cứ giao điện nào để download chương trình ứng dụng trong bộ nhớ Flash ứng dụng. Phần mềm trong vùng Boot Flash sẽ tiếp tục chạy trong khi vùng Application Flash được cập nhật, cung cấp thao tác Read-While-Write thực sự. Bằng việc kết hợp 1 bộ 8-bit RISC CPU với In-System Self-Programmable Flash trong chỉ nguyên vẹn 1 chip ATmega32 là một bộ vi điều khiển mạnh có thể cung cấp giải pháp có tính linh động cao, giá thành rẻ cho nhiều ứng dụng điều khiển nhúng.