تكملة المعالجات والمتحكمات المصغرة الجزء الأول (20-40)

قاعدة الزمن
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
41 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
– يستجيب المايكرو لخطوات البرنامج بطريقة تتابعية كما يلي: ابحث ← فك التشفير ←
نفذ.
– تقوم كل تعليمة بإصدار سلسلة من إشارات التحكم لتقوم بتنفيذ العمليات الخاصة بها.
– يتم التحكم بسرعة تسلسل أوامر المايكرو عن طريق ساعة تقوم بتزويد الطرفيات
الداخلية بقاعدة زمنية.
– يتم تحديد القاعدة الزمنية للهزاز RC الداخلي باستخدام بتات صمامات قابلة للبرمجة
على 1 أو 2 أو 4 أو 8 ميغاهيرتز.
– مصادر دقيقة ومستقرة للقاعدة الزمنية: شبكة RC ، دارة طنين سيراميكية، هزاز
كريستالي.
خيارات الساعة
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
42 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
.1 توصيلات الهزاز الكريستالي.
.2 توصيلات ال RC الخارجية.
. 3 الساعة الخارجية.
. 4 دارة طنين سيراميكية.
الأنظمة الفرعية للتوقيت
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
43 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
 تسمح المؤقتات للمستخدم ب:
 توليد إشارات خرج دقيقة.
 قياس المميزات
 زمن، دورة عمل، التردد، أو
 عد الأحداث الخارجية.
 لقد تم تجهيز ATmega16 بمؤقتين من النوع 8 بِّتْ وعداد من
النوع 16 بت.
قنوات تعديل عرض النبضة
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
44 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
يتم تمثيل إشارة ال PWM بتردد ثابت ودورات عمل مختلفة.
 دورة العمل هي النسبة المئوية للفترة التي تكون فيها الإشارة المنطقية بالقيمة المرتفعة إلى دور
الإشارة.
 ( × ) دورة العمل )%( = )زمن العمل / الدور 100 )%
 ( 4 قنوات PWM لها قواعد زمنية منفصلة وصولا إلى ترددات ساعة مختلفة؟(
 إشارات من تردد مرتفع بدورة عمل منخفضة، إلى تردد منخفض بدورة عمل مرتفعة.
 يتم استخدام نبضات PWM في العديد من التطبيقات:
 التحكم في موضع محرك السيرفو، و
 التحكم في سرعة محرك التيار المستمر.
الاتصالات التسلسلية
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
45 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
 تحتوي ATmega16 على العديد من أنظمة الاتصال التسلسلي، بما
فيها:
USART
واجهة تسلسلية تفرعية ) SPI )
واجهة تسلسلية بسلكين ) TWI .)
 في الإرسال التسلسلي
 يتم إرسال البيانات على شكل بت وحيد في كل مرة، من المرسل إلى
المستقبل.
USART
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
46 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
 تقوم بتأمين اتصالات مزدوجة بشكل كامل، وذلك عن طريق
تزويد ATmega16 بعتاد مستقل يقوم بعملية الإرسال
والاستقبال.
 تستخدم للاتصالات الغير متزامنة وللمحافظة على المزامنة.
يتم استخدام بتات محيطية )بتات بداية ونهاية( في بداية ونهاية كل
بايت في التسلسل المرسل.
USART
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
47 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
قادرة على تحديد العديد من ترددات الإرسال )بت في كل ثانية(.
 يتم تحديدها في البيانات ذات العرض من 5 إلى 9 بت مع وجود بت أو
بتين للتوقف.
بت زوجية يتم توليده من قطعة خاصة، وقطعة موجودة عن
المستقبل تقوم بإجراء اختبار الزوجية.
 يسمح بت وحيد للزوجية بكشف الأخطاء التي تحدث في بت وحيد ضمن
مجموعة بايت من المعلومات.
 قد يتم إعداده للعمل في الحالة المتزامنة.
الواجهة التسلسلية التفرعية ) SPI )
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
48 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
تستخدم للاتصالات التسلسلية المزودة بطريقين.
يستخدم كل من المرسل والمستقبل مصدرا مشتركا لنبضات الساعة.
مسجل إزاحة متزامن بطول 16 بت مع نصف من 8 بتات واقعة في
المرسل والنصف الآخر في المستقبل.
المرسل هو السيد، وذلك لأنه يعطي نبضات الساعة، وبذلك يكون
المستقبل هو العبد.
الواجهة التسلسلية بسلكين ) TWI )
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
49 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
تسمح بربط عدد من الأجهزة )متحكمات مصغرة، محولات طاقة،
شاشات عرض، ذواكر، الخ( سوية في النظام ) 128 كحد أقصى(.
كل جهاز يمتلك عنوانه الفريد الخاص به وقد يقوم بإرسال واستقبال
المعلومات عبر ممر معطيات من النوع TWI بترددات تصل إلى
400 كيلوهرتز.
يسمح للجهاز بتبادل المعلومات مع الأجهزة الأخرى الموصولة
بالشبكة ضمن مساحات صغيرة.
المبدل التشابهي الرقمي ) ADC )
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
50 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
 تحتوي شريحة ATmega16 على ثمانية قنوات للمبدل
التشابهي الرقمي.
 لها تمييز قدره 10 بت.
 يتم تشفير إشارة مجالها من 0 حتى 5 فولت ضمن واحدة من
1024 كود ثنائي يقع ضمن المجال من ) 000 ( ست عشرية حتى
( 3FF ( ست عشرية.
تقوم بإعطاء قيمة الفولت تمييزا يقارب ال 4.88 ميللي فولت.
المقاطعات
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
51 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
 قد تتم مقاطعة تسلسل الأحداث أثناء تنفيذ البرنامج، وذلك للاستجابة إلى
حالات وأخطاء ذات أهمية مرتفعة داخل أو خارج المعالج المصغر.
 يجب على المايكرو أن يعلق عمله على العملية الحالية ويقوم بتنفيذ عملية محددة
( ISR .)
 بعد أن يتم إنهاء هذه العملية، يعود المايكرو إلى عمله السابق كالعادة.
 لدى ATmega1621 مصدر للمقاطعة.
 ثلاث مصادر خارجية، و
19 مصدرا للمقاطعة يدعم الطرفيات المحلية.
بارامترات العمل الفيزيائي
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
52 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
 تقوم بتزويد معلومات عن الحالة الفيزيائية وبارامترات العمل للشريحة
ATmega16 .
 تستخدم لتحديد ما هو الأفضل لتطبيقك.
 الصندوق
 يتم تصنيع شريحة ATmega16 بعدة طرق:
 صندوق بلاستيكي بصفين من المنافذ التي يبلغ عددها 40 ( DIP .)
 صندوق رقيق سطحي وبأربع أطراف يتوضع عليها 44 منفذ من الرصاص.
 صندوق مسطح بأربعة أطراف يتوضع عليها 44 منفذا غير مصنوع من مادة الرصاص/إطار رصاصي للمايكرو.
مخطط المنافذ الخارجية ل ATmega16
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
53 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
استهلاك الطاقة
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
54 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
 تأتي الشريحة بجهود تشغيل مختلفة:
ATmega16L تعمل على جهود تتراوح بين 2.7 حتى 5.5 فوت مستمر.
ATmega16 تعمل على جهود تتراوح بين 4.5 حتى 5.5 فولت مستمر.
 التيار المسموح سحبه من المايكرو قليل بعض الشيء:
ATmega16L ، تعمل عند التردد 3 ميغاهرتز والجهد المستمر 3 فولت، تسمح بسحب
تيار قيمته 1.1 ميللي أمبير.
في حالة السكون، تكون قيمة التيار الذي يسحبه المايكرو إلى أقل من 0.35 ميللي
أمبير.
في حالة إيقاف تشغيل المايكرو، تكون قيمة التيار المسحوب أقل من 1 ميكرو أمبير.
استهلاك الطاقة
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
55 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
لكي يستهلك المايكرو أقل كمية من الطاقة، يمكن وضعه في واحد من
ست وضعيات سكون.
يتم ذلك باستخدام تعليمة السكون، لكن يستيقظ المعالج المصغر في
حال ورود أية مقاطعة.
يمكن أيضا تصغير الاستطاعة المستهلكة عن طريق تشغيل المعالج
المصغر بأقل تردد ساعة ممكن.
درجات السرعة
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
56 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
 توجد هناك درجتين مختلفتين للسرعة
ATmega16L تعمل من 0 حتى 8 ميغاهرتز.
ATmega16 تعمل من 0 حتى 16 ميغاهرتز.
 يقوم المصمم بتحديد أصغر سرعة عمل للمعالج المصغر، وذلك من أجل
تطبيق محدد.
كلما زادت سرعة عمل المعالج المصغر، ستزداد معها كمية الطاقة
المستهلكة.
 تكون هذه المشكلة مهمة عند استخدام المعالج المصغر في تطبيقات الأنظمة المدمجة
المحمولة، والمعتمدة على البطاريات.