ATMEL Microcontroller und CAN-Bus

1 ATMEL® Microcontroller

ATMEL® - Wer/was ist das?

• US-amerikanischer Halbleiterhersteller
• Gründung 1984
• Design, Herstellung, Vermarktung von hochintegrierten Schaltkreisen
• tätig in nahezu allen bedeutenden Mikroelektronikbereichen:
  • Verbraucherelektronik (z.B. diverse Analog-/Digitalschaltungen, Radio-ICs)
  • Kommunikationstechnik (z.B. WLAN, Bluetooth)
  • (Mikro-)Computer-, Netzwerktechnik
  • Sicherheitstechnik
  • Industrie- und Pharmaziebedarf
  • Fahrzeug und Luftfahrttechnik
  • Anwendungen für militärischen Einsatz
  • Handhelds mit hohem Rechenbedarf bei niedrigem Stromverbrauch
• aktuell Migration auf 0.13µ-Technik
• auch durch nichtflüchtigen Speicher (DataFlash) bekannt
• große Auswahl von Microcontrollern für unterschiedlichste Einsatzzwecke

1.1 Controllerangebot

• 8051 Architektur, auch C251 - 8 Bit CISC (AT87/89)
  • ISP, mit und ohne ROM, Flash, teilweise High-Speed-Core (x2)
  • CAN, TCP/IP
  • MP3, Smart Card Reader, USB
• ARM-CPUs - 8/16/32 Bit RISC (AT91)
  • Billigsegment ARM7, Highendsegment ARM9 mit bis zu 200 MIPS
  • diverse Peripherie (USB, 10/100 Base T, ...)
  • Plattform für ASIC/ASSP
• AVR - 8 Bit Risc (siehe 1.2)
• Marc4 - 4 Bit RISC
  • optimal für batteriegebundene Systeme, Stromaufnahme unter 1 mA
  • max. 4 MHz, 2 Taktzyklen pro Befehl
  • Oszillatoren, Watchdog-Timer, serielle Ports, ...
• Spezialcontroller:
  • FPSLIC - in FPGA integrierter AVR
  • CAN-Controller mit integriertem 80C51 oder AVR
  • DSP - Dual-CPU-Prozessor mit integriertem ARM7 und bis zu 10 Befehlen pro Takt bei 100 MHz
  • USB-Controller, auch inkl. 80C51 oder AVR

1.2 ATMEL® AVR

• ursprünglich norwegisch/schwedisches Design
• hervoragende Alternative zu Intels 8051, Motorolas 6805/68HC11, PICs usw.
• Entwicklung in Zusammenarbeit mit Compilerherstellern
• 2 getrennte Busse => Harward-Architektur (16 Bit Befehlsbus, 8 Bit Datenbus)
• Program Counter 9 bzw. 16 Bit breit
• nur AT90S1200: 3-Level-Hardwarestack ohne SRAM
• Flashspeicher (1000 Schreibzyklen) - auch für Konstanten oder Variablen nutzbar
• SRAM: 32 Byte Register, 64 I/O-Register, ab $60 interner SRAM, externes SRAM bis insg. 64k mgl.
• EEPROM, Datenspeicher mit getrenntem Adressraum, Zugriff über Spezialregister
• 8-/16-Bit Timer und Counter, Echtzeituhr teilweise mgl.
• Watchdogtimer mit eigenem Oszillator zuschaltbar, per Prescaler auf ca. 2,048s streckbar
• Programmierung über ISP, serielle oder parallele Anschlüsse

1.2.1 ATtiny, Standard-AVR, ATMega

• AVR Classic (AT90), ATtiny, ATMega
• interne Oszillatoren, Timer, UARTs, SPI, Pull-Up-Wid., ADC, Analog-Komparatoren, LCD-Controller ...
• 128 Byte - 128kByte Flash, 64 Byte - 4kB EEPROM, 32 Byte bis 4KByte SRAM (außer AT90S1200)
• 32 Allzweckregister, Befehlssatz mit 120 Befehlen
• hochsprachenoptimiert, echter RISC ohne Taktteilung bei bis zu 20 MHZ
• sehr geringe Stromaufnahme, zusätzlich Lowvoltage-Versionen (2-8 MHz)

Warum gerade dieser Prozessor?

• extrem hohe Beliebtheit auch im Hobbybereich => viele Bsp. verfügbar
• google findet:
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  • Ergebnisse 1 - 10 von ungefähr 48.400 Seiten auf Deutsch für atmel avr
• sehr preisgünstig, leicht zu beziehen
• große Auswahl für unterschiedlichste Anforderungen
• ... und Punkt 1.2.2 ...

1.2.2 Projektunterstützung

• AVR Studio (kostenlos) http://atmel.com
• BASCOM-AVR (kostenlose Demo bis 4k Code) http://mcselec.com
• Pascal (kostenlose Demo bis 4k Code) http://e-lab.de
• mehrere Compiler für C/C++ erhältlich

• unzählige "Selbstbau-Testboards" verfügbar aus Büchern, Zeitschriften oder Internet
• Boards nach STK200/300-Standard für ca. 50 Euro erhältlich
• aktueller Standard: STK500, Preis ca. 100 Euro
• Erweiterungen STK501/502, Preis je ca. 90 Euro
• Spezialboards für viele Anwendungen verfügbar (z.B. für CAN)

1.2.3 Beispielschaltungen

• AVR-Microcontroller-Praxis (S. Volpe, F.Volpe)
  • Touch-Memories ("Knopfzellenspeicher"), EEPROM über I2C-Bus, LCD-Anzeige, Telefon-/Magnetkartenleser
• AVR-Risc Mikrocontroller (Trampert)
  • LCD-Ansteuerung, AD/DA-Wandler, Frequenzgenerator, Temperatursensor

Umschalter Tastatur/IR-Fernbedienung mit PC-Ausschaltautomatik

• Entwicklung gemeinsam mit Markus Tietke (D4TI)
• 2x ATMega8 bei 3.6864 MHz
• 1. Prozessor für IR-Empfang, schickt Daten per serieller Schnittstelle an 2. Proz.
• 2. Prozessor für Scancodeauswertung, Countdown/Shutdown, 7-Segment-Anzeige, Ausgabe
• Software in BASCOM, Verwendung von zusätzl. kommerz. Bibliotheken
• Source ATMega8 #1 ATMega8 #2

Testprogramm für LEDs und Taster

• Zielprozessor ATMega8515, BASCOM, Source #1 #2