المعالجات والمتحكمات المصغرة
المحاضرة الأولى
نظرة عامة على بنية ATMEL AVR .
جامعة حلب – كلية الهندسة الكهربائية والالكترونية
سنة رابعة – قسم الميكاترونيكس
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
نظرة عامة على المنهاج
المعالجات والمتحكمات المصغرة
 الكتاب: Embedded C Programming and the Atmel AVR, 2e, RICHARD BARNETT LARRY O’CULL SARAH COX, 2ndEd. (c) 2007 Delmar, CengageLearning.
 إلقاء الدكتور عبد الغني البكار:
Bakkarag@gmail.com
https://www.facebook.com/abdulghani.bakkar
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
2 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
ما هي المتحكمات المصغرة؟
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
3 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
ما هي المتحكمات المصغرة؟
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
4 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
.1 وحدة المعالجة المركزية CPU :
 وحدة الحساب والمنطق ALU + مشفر التعليمات + دارة تحكم.
 تبحث عن التعليمات، وتشفر، وتنقذ.
. 2 ذاكرة البرنامج: داخلية + خارجية
الغير متطايرة، EEPROM أو EPROM أو ذاكرة الفلاش، أو قناع ROM أو ذات النوع OTP .
.RAM3 : ذاكرة البيانات )المتحولات، المُكَدِّ س(
. 4 هزاز الساعة: دارة RC داخلية، أو دارة خارجية )هزاز كريستالي، أو دارة طنين LC ،
أو RC .)
ما هي المتحكمات المصغرة؟
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
5 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
.5 إعادة ضبط الدارة: للتأكد من أن،
 دارة التحكم تبدأ عملها في وضعية بدائية محددة مسبقا.
 المسجلات ستبدأ عملها بالطريقة الصحيحة.
. 6 حساس ال Brown-out :
 يراقب الجهد المطبق، ويفعل إعادة الضبط في حال حصول أي هبوط.
.7 المداخل التسلسلية: المتزامنة + غير المتزامنة:
 تحتاج المداخل المتزامنة إلى نبضة ساعة مع كل بِّت لمعايرة الزمن.
 إشارات المزامنة الغير متزامنة تكون مدمجة مع طول معين من البِّت ات، وبِّت ات بدء وإيقاف على ممر
البيانات.
ما هي المتحكمات المصغرة؟
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
6 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
. 8 منفذ ال I/O الرقمي:
 يتم نقل البيانات بطول بايت واحد في كل مرة.
. 9 منفذ ال I/O التشابهي: ADC )مبدل تشابهي رقمي( – AComp )مقارن تشابهي(.
 يستخدم لتلقي معلومات الحساس.
 يتم إعطاء الخرج التشابهي باستخدام مبدل رقمي تشابهي DAC .
معظمها يكون مجهزاً بمبدلة PWM ، والتي يتم استخدامها للحصول على إشارة جهد تشابهية مع
مرشح RC .
 تستخدم المبدلات الرقمية التشابهية في قيادة المحركات.
 )وحدة الإظهار الافتراضية؟( VDU ، تستخدم لتوليد الأصوات والنغمات. الخ.
ما هي المتحكمات المصغرة؟
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
7 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
10 .مؤقت المراقبة: WDT
 يستخدم في منع حصول أخطاء في النظام.
 يؤدي بدء تشغيلها إلى زيادة قيمة عداد داخلي.
 إذا لم نقم بإعادة ضبطها، فستطفح وتعيد ضبط الشريحة.
 .» أنا موجود « يجب على المبرمج أن يعيد ضبط مؤقت المراقبة من وقت لآخر ليعطي الشريحة انطباع ال
 إذا لم نقم بإعادة ضبط مؤقت المراقبة، فإنها قد فشلت بطريقة ما وسيتوقف النظام عن العمل ومن الأفضل أن نقوم
بإعادة ضبط النظام.
11 .مؤقت الزمن الحقيقي RTC : هو مؤقت يزيد مع الزمن الحقيقي، مهمته
الحفاظ على الوقت واليوم والتاريخ و…
التطبيقات
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
8 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
 السماعات.
 السيارات.
 الاتصالات.
 الحواسيب والطرفيات.
 المستهلك.
 الصناعة.
 التصوير والفيديو.
 الطب.
 الجيش/الطيران.
الهواتف النقالة / الاتصالات
اللاسلكية.
 التحكم بالمحركات.
 الأمان.
 أغراض عامة.
تصنيف المتحكمات المصغرة
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
9 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
لماذا Atmel AVR ؟
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
10 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
شركة Atmel هي شركة صناعية رائدة في مجال تصنيع أنصاف النواقل
المتقدمة، وتركز على:
. 1 المتحكمات المصغرة.
. 2 الذواكر الغير قابلة للتطاير.
. 3 المنطق.
. 4 قطع التردد للراديو.
. 5 الحساسات.
AVR الحل في شريحة واحدة
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
11 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
AVR الحل في شريحة واحدة
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
12 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
الخواص العامة ل AVR
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
13 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
– تعتمد على بنية متحكمات RISC مع تعديل على طول الأوامر.
– القدرة على التخزين على الذاكرة والتحميل منها.
– تحتوي على 32 مسجل للأغراض العامة.
– مسار تعليمات يسرع من تنفيذها.
– تستغرق معظم التعليمات دورة ساعة واحدة.
– تعمل حتى تردد ساعة يصل إلى 10 ميغا هيرتز.
– وجود العديد من الأدوات الملحقة التي يمكن وصلها مع الشريحة، بما في ذلك أجهزة ال دخل/خرج
الرقمية، ADC ، EEPROM ، المؤقتات، UART ، مؤقتات الزمن الحقيقي RTC ، PWM ، الخ.
الخواص العامة ل AVR
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
14 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
– ذاكرة داخلية للبرنامج والبيانات.
– )قابلة للبرمجة في النظام؟( ISP .
– متوفرة بأحجام من 8 منافذ حتى 64 ، لتناسب الكثير من التطبيقات
المتنوعة.
– تتمتع بأداء يصل إلى 12 مرة أسرع من المتحكمات العادية.
– تعمل بمجال جهد كبير يتراوح بين 2.7 حتى 6.0 فولت.
ماذا تعني AVR ؟
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
15 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
– AVR هي اختصار لكلمة Advanced Virtual RISC .
– تم تصميم الشريحة من قبل Alf-Egil و VegardWollan اللذان
وضعا التصميم الأساسي في المعهد النرويجي للتكنولوجيا.
– كلمة RISC هي اختصار ل Reduced Instruction Set Computer .
– تصميم ال CPU يتم بحزمة تعليمات أقل وأبسط.
عائلة AVR تكبر
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
16 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
عائلة AVR الصغيرة:
8 – 32 منفذ، متحكم مصغر للأغراض العامة.
16 فردا في العائلة.
عائلة MEGA AVR :
32 – 100 منفذ، متحكم مصغر للأغراض
العامة.
23 فردا في العائلة.
المعالجات ذات التطبيقات المحددة
( ASSP ( من AVR :
 – تستخدم في تصميم منفذ USB و CAN
وشاشات ال LCD .
 – التحكم بالمحركات والإنارة.
 – المركبات الآلية.
 – العناية بالبطارية.
 – تضم 8 أفراد.
المعايير المشتركة لكل ال AVRs
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
17 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
– ذاكرة فلاش مبرمجة ذاتيا لتخزين البرنامج.
– قابلية البرمجة في النظام ضمن كامل مجال الجهد.
– هزاز RC تتم معايرته داخليا.
– ذاكرة SRAM و EEPROM داخلية.
– تدعم )منفذ WIRE لاختبار الشريحة؟؟( أو JTAG ، أو OCD .
حزم ال AVR
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
18 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
Atmega168 (DIP-28)
ATmega328 (DIP-28)
ATmega1280 (TQFP-100)
ATmega16 (DIP-40)
ATmega32 (DIP-40)
سنركز في دراستنا على ATmega16 ، ومن ثم يمكن تطوير هذه المعلومات للعمل مع أي
متحكم مصغر آخر من صنف AVR .
خصائص ATMega16
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
19 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
– 131 تعليمة.
– 32 مسجل ب 8 -بت ) GP .)؟
– مخرج حتى 16 ( MIPS .)؟
– 16 كيلو من ذاكرة الفلاش القابلة للبرمجة )التعليمات(.
– 512 بايت من EEPROM .
– 1 كيلو من SRAM داخلية.
– مؤقتات، ومنافذ دخل/خرج تفرعية وتسلسلية، و ADC .