AVR микроконтроллер AT90S2333 фирмы Atmel

Микроконтроллеры AT90S2333 и AT90S4433 фирмы Atmel

AT90S2333 и AT90S4433 - экономичные 8-битовые КМОП микроконтрол­леры, построенные с использованием расширенной RISC архитектуры AVR. Исполняя по одной команде за период тактовой частоты, AT90S2333 и AT90S4433 имеют производительность около 1MIPS на МГц, что позволяет разработчикам создавать системы оптимальные по скорости и потребляемой мощности. В основе ядра AVR лежит расширенная RISC архитектура, объединяю­щая развитый набор команд и 32 регистра общего назначения. Все 32 ре­гистра непосредственно подключены к арифметико-логическому устройству (АЛУ), что дает доступ к любым двум регистрам за один машинный цикл. Подобная архитектура обеспечивает десятикратный выигрыш в эффективнос­ти кода по сравнению с традиционными CISC микроконтроллерами. AT90S2333/4433 предлагают следующие возможности: 2кБ/4кБ загружа­емой флэш памяти; 128/256 байт EEPROM; 128 байт статического ОЗУ, 20 линий ввода/вывода общего назначения; 32 рабочих регистра; настраивае­мые таймеры/счетчики с режимом совпадения; внешние и внутренние преры­вания; программируемый универсальный последовательный порт; 6-каналь­ный 10-разрядный АЦП; программируемый сторожевой таймер со встроенным генератором; SPI последовательный порт для загрузки программ; два вы­бираемых программно режима низкого энергопотребления. Холостой режим (Idle Mode) отключает ЦПУ, оставляя в рабочем состоянии регистры, тай­меры/счетчики, SPI порт и систему прерываний. Экономичный режим (Power Down Mode) сохраняет содержимое регистров, но отключает генератор, за­прещая функционирование всех встроенных устройств до внешнего прерыва­ния или аппаратного сброса. Микросхемы производятся с использованием технологии энергонезави­симой памяти высокой плотности фирмы Atmel. Загружаемая флэш память на кристалле может быть перепрограммирована прямо в системе через после­довательный интерфейс SPI или доступным программатором энергонезависи­мой памяти. Объединяя на одном кристалле усовершенствованный 8-бито­вый RISC процессор с загружаемой флэш памятью, AT90S2333/4433 являются мощными микроконтроллерами, которые позволяют создавать достаточно гибкие и эффективные по стоимости устройства. AT90S2333/4433 поддерживаются полной системой разработки включаю­щей в себя компиляторы Си, макроассемблеры, программные отладчики/си­муляторы, внутрисхемные эмуляторы и отладочные комплекты.

назначение вывода	номер вывода	номер вывода PDIP
RESET	29	1
PD0/RXD	30	2
PD1/TXD	31	3
PD2/INT0	32	4
PD3/INT1	1	5
PD4/T0	2	6
VCC	4	7
GND	5	8
XTAL1	7	9
XTAL2	8	10
PD5/T1	9	11
PD6/AIN0	10	12
PD7/AIN1	11	13
PB0/ICP	12	14
PB1/OC1	13	15
PB2/SS	14	16
PB3/MOSI	15	17
PB4/MISO	16	18
PB5/SCK	17	19
AVCC	18	20
AREF	20	21
AGND	21	22
PC0/ADC0	23	23
PC1/ADC1	24	24
PC2/ADC2	25	25
PC3/ADC3	26	26
PC4/ADC4	27	27
PC5/ADC5	28	28

ОПИСАНИЕ ВЫВОДОВ

GND - земля

Port B (PB5..PB0) - Порт B является 6-битовым двунаправленным портом ввода/вывода с внутренними подтягивающими резисторами. Выходные буферы порта B могут поглощать ток до 20мА. Если выводы PB0..PB5 испо­льзуются как входы и извне устанавливаются в низкое состояние, они яв­ляются источниками тока, если включены внутренние подтягивающие резис­торы. Кроме того Порт B обслуживает некоторые специальные функции, ко­торые будут описаны ниже.

Port С (PС5..PС0) - Порт С является 6-битовым двунаправленным портом ввода/вывода с внутренними подтягивающими резисторами. Выходные буферы порта С могут поглощать ток до 20мА. Если выводы PС0..PС5 испо­льзуются как входы и извне устанавливаются в низкое состояние, они яв­ляются источниками тока, если включены внутренние подтягивающие резис­торы. Кроме того Порт С обслуживает аналоговые входы АЦП.

Port D (PD5..PD0) - Порт D является 8-битовым двунаправленным портом ввода/вывода с внутренними подтягивающими резисторами. Выходные буферы порта B могут поглощать ток до 20мА. Если выводы PD0..PD7 испо­льзуются как входы и извне устанавливаются в низкое состояние, они яв­ляются источниками тока, если включены внутренние подтягивающие резис­торы. Кроме того Порт D обслуживает некоторые специальные функции, ко­торые будут описаны ниже.

RESET - Вход сброса. Удержание на входе низкого уровня в течение двух машинных циклов (если работает тактовый генератор), сбрасывает ус-

тройство.

XTAL1 - Вход инвертирующего усилителя генератора и вход внешнего тактового сигнала.

XTAL2 - Выход инвертирующего усилителя генератора.

AVCC - Вывод источника питания АЦП. Этот вывод через фильтр низ­кой частоты должен быть подключен к выводу питания процессора.

AREF - Вход опорного напряжения АЦП. Напряжение, подаваемое на этот вывод лежит в пределах 2.7В...AVCC.

AGND - Если плата имеет отдельный слой аналоговой земли, к нему подключается этот вывод. В противном случае этот вывод соединяется с GND.

КВАРЦЕВЫЙ ГЕНЕРАТОР

XTAL1 и XTAL2 являются входом и выходом инвертирующего усилителя, на котором можно собрать генератор тактовых импульсов. Можно использо­вать как кварцевые, так и керамические резонаторы. Если сигнал ге­нератора необходимо использовать для управления внешними устройствами, сигнал с вывода XTAL2 снимается через одиночный буфер серии HC, при этом емкость конденсатора с вывода на землю уменьшается на 5pF. При подаче внешнего тактового сигнала вывод XTAL2 остается неподключенным, а XTAL1 подключается в выходу внешнего генератора.

Обзор архитектуры процессоров.

Регистровый файл быстрого доступа содержит 32 8-разрядных регист­ра общего назначения, доступ к которым осуществляется за один машинный цикл. Поэтому за один машинный цикл исполняется одна операция АЛУ. Два операнда выбираются из регистрового файла, выполняется операция, ре­зультат ее записывается в регистровый файл - все за один машинный цикл.

Шесть из 32 регистров можно использовать как три 16-разрядных указателя в адресном пространстве данных, что дает возможность исполь­зовать высокоэффективную адресную арифметику (16-разрядные регистры X, Y и Z). Один из трех адресных указателей (регистр Z) можно использо­вать для адресации таблиц в памяти программ.

АЛУ поддерживает арифметические и логические операции c регистра­ми, с константами и регистрами. Операции над отдельными регистрами также выполняются в АЛУ.

Кроме регистровых операций, для работы с регистровым файлом могут использоваться доступные режимы адресации, поскольку регистровый файл занимает адреса 00h-1Fh в области данных, обращаться к ним можно как к ячейкам памяти.

Пространство ввода/вывода состоит из 64 адресов для периферийных функций процессора, таких как управляющие регистры , таймеры/счетчики и

другие. Доступ к пространству ввода/вывода может осуществляться непо­средственно, как к ячейкам памяти расположенным после регистрового файла (20h- 5Fh).

Процессоры AVR построены по гарвардской архитектуре с раздельными областями памяти программ и данных. Доступ к памяти программ осуществ­ляется при помощи одноуровнего буфера. Во время выполнения команды, следующая выбирается из памяти программ. Подобная концепция дает воз­можность выполнять по одной команде за каждый машинный цикл. Память программ - это внутрисистемная загружаемая флэш-память.

При помощи команд относительных переходов и вызова подпрограмм осуществляется доступ ко всему адресному пространству. Большая часть команд AVR имеет размер 16-разрядов, одно слово. Каждый адрес в памяти программ содержит одну 16- или 32-разрядную команду.

При обработке прерываний и вызове подпрограмм адрес возврата за­поминается в стеке. Стек размещается в памяти данных общего назначе­ния, соответственно размер стека ограничен только размером доступной памяти данных и ее использованием в программе. Все программы пользова­теля должны инициализировать указатель стека (SP) в программе выполня­емой после сброса (до того как вызываются подпрограммы и разрешаются прерывания). 8-разрядный указатель стека доступен для чтения/записи в области ввода/вывода.

Доступ к статическому ОЗУ, регистровому файлу и регистрам вво­да/вывода осуществляется при помощи пяти доступных режимов адресации поддерживаемых архитектурой AVR.

Все пространство памяти AVR является линейным и непрерывным. Гибкий модуль прерываний имеет собственный управляющий регистр в

пространстве ввода/вывода, и флаг глобального разрешения прерываний в регистре состояния. Каждому прерыванию назначен свой вектор в началь­ной области памяти программ. Различные прерывания имеют приоритет в соответствии с расположением их векторов. По младшим адресам располо­жены векторы с большим приоритетом.

Файл регистров общего назначения

Все команды оперирующие регистрами прямо адресуются к любому из регистров за один машинный цикл. Единственное исключение - пять команд оперирующих с константами SBCI, SUBI, CPI, ANDI, ORI и команда LDI, загружающая регистр константой. Эти команды работают только со второй половиной регистрового файла - R16..R31. Команды SBC, SUB, CP, AND и OR, также как и все остальные, применимы ко всему регистровому файлу.

Каждому регистру присвоен адрес в пространстве данных, они отоб­ражаются на первые 32 ячейки ОЗУ. Хотя регистровый файл физически раз­мещен вне ОЗУ, подобная организация памяти дает гибкий доступ к регис­трам. Регистры X, Y и Z могут использоваться для индексации любого регистра. Кроме обычных функций, регистры R26..R31 имеют дополнительные функции, эти регистры можно использовать как адресные указатели в об­ласти памяти данных. Эти регистры обозначаются как X,Y,Z и определены следующим образом:

Регистр X	15 0
	7 0	7 0
	1 Bh ( R 27)	1 Ah ( R 26)

Регистр Y	15 0
	7 0	7 0
	1 Dh ( R 29)	1 Ch ( R 28)

Регистр Z	15 0
	7 0	7 0
	1Fh (R31)	1 Eh ( R 30)

При различных режимах адресации эти регистры могут использоваться как фиксированный адрес, для адресации с автоинкрементом или с автоде­крементом.

Арифметико-логическое устройство - АЛУ

АЛУ процессора непосредственно подключено к 32 регистрам общего назначения. За один машинный цикл АЛУ производит операции между регис­трами регистрового файла. Команды АЛУ разделены на три основных кате­гории - арифметические, логические и битовые.

Загружаемая память программ.

AT90S2333/4433 содержат 2/4 кБ загружаемой флэш памяти для хране­ния программ. Поскольку все команды занимают одно 16- или 32-разрядное слово, флэш память организована как 1/2 Kx16. Флэш-память выдерживает не менее 1000 циклов перезаписи. Программный счетчик имеет ширину 10/11 бит и позволяет адресоваться к 1024/2048 словам программной флэш-памяти.

Подробно загрузка флэш памяти будет рассмотрена дальше.

EEPROM память данных

AT90S2333/4433 содержат 128/256 байт электрически стираемой энер­гонезависимой памяти (EEPROM). EEPROM организована как отдельная об­ласть данных, каждый байт которой может быть прочитан и перезаписан. EEPROM выдерживает не менее 100000 циклов записи/стирания. Доступ к энергонезависимой памяти данных рассмотрен ниже и задается регистрами адреса, данных и управления. Дальше будет рассмотрена загрузка данных в EEPROM через SPI ин­терфейс.

Статическое ОЗУ данных

На рисунке приведенном ниже показана организация памяти данных в AT90S2333/4433.

224 ячейки памяти включают в себя регистровый файл, память вво­да/вывода и статическое ОЗУ данных.

Первые 96 адресов используются для регистрового файла и памяти ввода/вывода, следующие 128 - для ОЗУ данных.

При обращении к памяти используются пять различных режимов адре­сации: прямой, непосредственный со смещением, непосредственный, непо­средственный с предварительным декрементом и непосредственный с по­стинкрементом. Регисты R26..R31 регистрового файла используются как указатели для непосредственной адресации. Прямая адресация имеет доступ ко всей памяти данных. Непосредственная адресация со смещением используется для доступа к 63 ячейкам базовый адрес которых задается содержимым регистров Y или Z.

Для непосредственной адресации с инкрементом и декрементом адреса используются адресные регистры X, Y и Z.

При помощи любого из этих режимов производится доступ ко всем 32 регистрам общего назначения, 64 регистрам ввода/вывода и 128 ячейкам ОЗУ.

Время выполнения команд
.

ЦПУ процессора AVR управляется системной частотой генерируемой внешним резонатором. Внутреннее деление частоты генератора не исполь­зуется. В процессоре организован буфер (pipeline) команд, при выборе команды из памяти программ происходит выполнение предыдущей команды. Подобная концепция позволяет достичь быстродействия 1MIPS на MHz, уни­кальных показателей стоимости, быстродействия и потребления процессо­ра.

Регистровый файл	Область адресов данных
R0	00h
R1	01h
:	:
R30	1E
R31	1F
Регистры вводавывывода
00h	20h
01h	21h
:	:
3Eh	5Eh
3Fh	5Fh
-	Встроенное ОЗУ
-	61h
-	:
-	DEh
-	DFh

Пространство ввода/вывода AT90S2333/4433

Адреса			регистры			название			функции
3Fh(5Fh)			SREG			Status REGister			Регистр Состояния
3Dh(5Dh)			SP			Stack pointer low			Указатель стека
3Bh(5Bh)			GIMSK			General Interrupt MaSK register			Общий регистр маски прерываний
3Ah(5Ah)			GIFR			General Interrupt Flag Register			Общий регистр флагов прерываний
39h(59h)			TIMSK			Timer/counter Inter­rupt mask register			Регистр маски прерываний от таймера/счетчика
38h(58h)			TIFR			Timer/counter Inter­rupt Flag register			Регистр флага прерывания таймера/счетчика
35h(55h)			MCUCR			MCU general Control Register			общий регистр управления микроконтроллером
34h(54h)			MCUSR			MCU Status Register			рег.состояния микроконтрол.
33h(53h)			TCCR0			Timer/Counter 0 Control Register			Регистр управления таймером счетчиком 0
32h(52h)			TCNT0			Timer/Counter 0 (8-бит)			Таймер/счетчик 0 (8 бит)
2Fh(4Fh)			TCCR1A			Timer/Counter 1 Control Register A			Рег. A управления таймером счетчиком 1
2Eh(4Eh)			TCCR1B			Timer/Counter 1 Control Register B			Рег. B управления таймером счетчиком 1
2Dh(4Dh)			TCNT1H			Timer/Counter 1 High byte			Таймер/счетчик 1 старший байт
2Ch(4Ch)			TCNT1L			Timer/Counter 1 Low byte			Таймер/счетчик 1 младший байт
2Bh(4Bh)			OCR1H			Output Compare Register 1 high byte			Выход регистра совпаден. 1 старший байт
2Ah(4Ah)			OCR1L			Output Compare Register 1 low byte			Выход регистра совпаден. 1 младший байт
27h(47h)			ICR1H			T/C 1 Input Cupture Re­gister High Byte			Регистр захвата ТС 1 старший байт
26h(46h)			ICR1L			T/C 1 Input Cupture Re­gister Low Byte			Регистр захвата ТС 1 младший байт
21h(41h)			WDTCR			Watchdog Timer Control Register			Регистр управления сторо­жевым таймером
1Eh(3Eh)			EEAR			EEPROM Address Register			Регистр адреса энергонеза­висимой памяти
1Dh(3Dh)			EEDR			EEPROM Data Register			Регистр данных энергонеза­висимой памяти
1Ch(3Ch)			EECR			EEPROM Control Register			Регистр управления энерго­независимой памяти
18h(38h)			PORTB			Data Register, Port B			Регистр данных порта B
17h(37h)			DDRB			Data Direction Register Port B			Регистр направления данных порта B
16h(36h)			PINB			Input pins, Port B			Выводы порта B
15h(35h)			PORTС			Data Register, Port С			Регистр данных порта С
14h(34h)			DDRС			Data Direction Register Port С			Регистр направления данных порта С
13h(33h)			PINС			Input pins, Port С			Выводы порта С
12h(32h)			PORTD			Data Register, Port D			Регистр данных порта D
11h(31h)			DDRD			Data Direction Register Port D			Регистр направления данных порта D
10h(30h)			PIND			Input pins, Port D			Выводы порта D
0Fh(2Fh)			SPDR			SPI I/O Data Register			Регистр данных порта SPI
0Eh(2Eh)			SPSR			SPI Status Register			Регистр состоян. порта SPI
0Dh(2Dh)			SPCR			SPI Control Register			Регистр управл.порта SPI
0Ch(2Ch)			UDR			UART Data Register			Регистр данных последова­тельного порта
0Bh(2Bh)			USR			UART Status Register			Регистр состояния последо­вательного порта
0Ah(2Ah)			UCR			UART Control Register			Регистр управления последо­вательного порта
09h(29h)			UBRR			UART Baud Rate Register			Регистр скорости последо­вательного порта
08h(28h)			ACSR			Analog Comparator Cont­rol and Status Register			Регистр управления и состо­яния аналогового компарат.
07h(27h)			ADMUX			ADC multiplexer Select register			Регистр коммутатора АЦП
06h(26h)			ADCSR			ADC Control and Status Register			Регистр управления и состо­яния АЦП
05h(25h)			ADCH			ADC data register High			Рег данных АЦП (старш.)
04h(24h)			ADCL			ADC data register Low			Рег данных АЦП (младш.)
03h(23h)			UBRRHI			UART Baud Rate Register HIgh			Регистр скорости последо­вательного порта (старш.)

Примечание: зарезервированные и неиспользуемые ячейки не показаны

Все устройства ввода/вывода и периферийные устройства процессора располагаются в пространстве ввода/вывода. Различные ячейки этого про­странства доступны через команды IN и OUT, пересылающие данные между одним из 32-х регистров общего назначения и пространством ввода/вывода. К регистрам 00h..1Fh можно осуществлять побитовый доступ командами SBI и CBI. Значение отдельного бита этих регистров можно проверить командами SBIC и SBIS. Дополнительную информацию по этому вопросу мож­но найти в описании системы команд.

При использовании специальных команд IN, OUT, SBIS и SBIC, должны использоваться адреса $00..$3F. При доступе к регистру ввода/вывода как к ячейке ОЗУ, к его адресу необходимо добавить $20. В приведенной выше таблице адреса регистров в памяти данных приведены в скобках. Для совместимости с другими устройствами при доступе к зарезерви­рованным битам в них должен записываться ноль, зарезервированные адре­са в пространстве ввода/вывода не должны записываться

Регистр состояния – SREG 3Fh(5Fh)

Регистр состояния расположен по адресу 3Fh (5Fh) пространства ввода/вывода и определен следующим образом:

3Fh(5Fh)	7	6	5	4	3	2	1	0
	I	T	H	S	V	N	Z	S
	RW	RW	RW	RW	RW	RW	RW	RW
Начальное значение	0	0	0	0	0	0	0	0

Бит 7 - I: Общее разрешение прерываний. Для разрешения прерываний этот бит должен быть установлен в единицу. Управление отдельными пре­рываниями производится регистрами маски прерываний - GIMSK и TIMSK. Если флаг сброшен (0), независимо от состояния GIMSK/TIMSK прерывания запрещены. Бит I очищается аппаратно после входа в прерывание и вос­станавливается командой RETI, для разрешения обработки последующих прерываний.

Бит 6 - T: Хранение копируемого бита. Команды копирования битов BLD (Bit LoaD) и BST (Bit STore) используют этот бит как источник и прием­ник обрабатываемого бита. Бит из регистра регистрового файла может быть скопирован в T командой BST, бит T может быть скопирован в бит регистрового файла командой BLD.

Бит 5 - H: Флаг половинного переноса. Этот флаг индицирует перенос из младшей половины байта при некоторых арифметических операциях. Более подробно об этом можно прочитать в описании системы команд.

Бит 4 - S: бит знака, S = N XOR V. Бит S всегда равен исключающему ИЛИ между флагами N (отрицательный результат) и V (переполнение допол­нения до двух). Более подробно об этом можно прочитать в описании сис­темы команд.

Бит 3 - V: Флаг переполнения дополнения до двух. Этот флаг поддержи­вает арифметику с дополнением до двух. Более подробно об этом можно прочитать в описании системы команд.

Бит 2 - N: Флаг отрицательного результата. Этот флаг индицирует отри­цательный результат различных арифметических и логических операций. Более подробно об этом можно прочитать в описании системы команд.

Бит 1 - Z: Флаг нулевого результата. Этот флаг индицирует нулевой ре­зультат различных арифметических и логических операций. Более подробно об этом можно прочитать в описании системы команд.

Бит 0 - C: Флаг переноса. Этот флаг индицирует перенос в арифметичес­ких и логических операциях. Более подробно об этом можно прочитать в описании системы команд.

Указатель стека SP

Этот 8-разрядный регистр с адресом 3Dh (5Dh) хранит указатель стека процессора. 8-ми разрядов достаточно, для адресации ОЗУ в преде­лах 60h -DFh.

3Dh(5Dh)	7	6	5	4	3	2	1	0
	SP7	SP6	SP5	SP4	SP3	SP2	SP1	SP0
	RW	RW	RW	RW	RW	RW	RW	RW
Начальное значение	0	0	0	0	0	0	0	0

Указатель стека указывает на область памяти в которой расположен стек вызова подпрограмм и прерваний. Область стека в ОЗУ должна быть задана до того как произойдет любой вызов подпрограммы или будут раз­решены прерывания. Указатель стека уменьшается на 1 при записи данных в стек командой PUSH и уменьшается на 2 при вызове подпрограммы коман­дой CALL или обработке прерывания. Указатель стека увеличивается на 1 при выборе данных из стека командой POP и увеличивается на 2 при вы­полнении команд возврата из подпрограммы или обработчика прерывания (RET или RETI).

***Стек процессора работает с предварительным инкрементом и постдекрементом

Сброс и обработка прерываний.

В процессоре предусмотрены 13 источников прерываний. Эти прерыва­ния и сброс имеют различные векторы в области памяти программ. Каждому из прерываний присвоен отдельный бит разрешающий данное прерывание при установке бита в 1, если бит I регистра состояния разрешает общее об­служивание прерываний.

Самые младшие адреса памяти программ определены как векторы сбро­са и прерываний. Полный список векторов прерываний приведен в таблице Этот список определяет и приоритет различных прерываний. Меньшие адреса соответствуют более высокому уровню приоритета. Самый высокий уровень у сброса, следующий приоритет у INT0 - внешнего запроса пре­рывания 0 и т.д. Ниже приведена типичная программа обработки сброса и векторов прерываний:

000 h	rjmp RESET	Обработка сброса
001h	rjmp EXT_INT0	Обработка IRQ 0
002h	rjmp EXT_INT1	Обработка IRQ 1
003h	rjmp TIM1_CAPT	Обработка захвата таймера 1
004h	rjmp TIM1_COMP	Обработка совпадения таймера 1
005h	rjmp TIM1_OVF	Обработка переполнения таймера 1
006h	rjmp TIM0_OVF	Обработка переполнения таймера 0
007h	rjmp SPI_STC	Обработка передачи по SPI
008h	rjmp UART_RXC	Обработка приема байта
009h	rjmp UART_DRE	Обработка освобождения UDR
00Ah	rjmp UART_TXC	Обработка передачи байта
00Bh	rjmp ADC	Обработка преобразования АЦП
00Ch	rjmp EE_RDY	Обработка готовности EEPROM
00Dh	rjmp ANA_COMP	Обработка аналогов. компаратора
00Eh	Основная программа	Начало основной программы

Сброс и векторы прерываний.

Номер вектора	Адрес	Источник	Описание прерывания
1	000h	RESET	Ножка сброса, сторожевой таймер Brown-Out reset
2	001h	INT0	Внешнее прерывание 0
3	002h	INT1	Внешнее прерывание 1
4	003h	TIMER1 CAPT	Захват таймера/счетчика 1
5	004h	TIMER1 COMP	Совпаден. таймера/счетчика 1
6	005h	TIMER1 OVF	Переполнение таймера/счетчика 1
7	006h	TIMER0 OVF	Переполнение таймера/счетчика 0
8	007h	SPI, STC	Передача по SPI завершена
9	008h	UART RX	Последоват.порт прием закончен
10	009h	UART UDRE	Посл.порт регистр данных пуст
11	00Ah	UART TX	Посл.порт передача закончена
12	00Bh	ADC	Преобразование АЦП завершено
13	00Ch	RDY	EEPROM готово
14	00Dh	COMP	Аналоговый компаратор

ИСТОЧНИКИ СБРОСА

AT90S2333/4433 имеют четыре источника сброса.

* Сброс по включению питания. Процессор сбрасывается при подаче питания на выводы VCC и GND.

* Внешний сброс. Процессор сбрасывается при подаче низкого уровня на вывод RESET на время более двух периодов тактовой частоты.

* Сброс от сторожевого таймера. Процессор сбрасывается по оконча­нию времени отработки сторожевого таймера, если разрешена его работа.

* Brown-Out сброс сброс при падении Vcc ниже некоторого значения.

Во время сброса все регистры ввода/вывода устанавливаются в на­чальные значения, программа начинает выполняться с адреса $000, по этому адресу должна быть записана команда RJMP - относительный переход на программу обработки сброса. Если в программе не разрешаются преры­вания и векторы прерываний не используются, в первых адресах памяти может быть записана программа.

Сброс по включению питания

Импульс сброса по включению питания генерируется внутренней схе­мой. Уровень срабатывания схемы - 2.2В. Сброс производится когда на­пряжение питания превысит уровень срабатывания. Схема сброса по вклю­чению питания не дает процессору запускаться до тех пор, пока напряже­ние не достигнет безопасного уровня. При достижении безопасного уровня напряжения включается счетчик задержки определяющий длительность сбро­са. Эта длительность задается битами-перемычками и может устанавли­ваться в одно из восьми значений приведенных в таблице 4.

Таблица 3. Хар актеристики сброса.(Vcc=5.0V)

Тип напряжения	Min	Typ	Max
V power	Напряжение срабатывания сброса по включению питания		1.7v	2.2v	2.7v
V reset	Напряжение срабатывания сброса по выводу RESET		0.6Vcc
V bodlevel	Напряжение срабатывания сброса по Brown-Out	BODLEVEL=1	2.6v	2.7v	2.8v
	Напряжение срабатывания сброса по Brown-Out	BODLEVEL=0	3.8v	4.0v	4.2v

Таблица
4.
Установка
времени
сброса

CKSEL [2:0]	Время запуска
000	4mS + 6CK
001	6CK
010	64mS + 16K CK
011	4mS + 16K CK
100	16K CK
101	64mS + 1K CK
110	4mS + 1K CK
111	1 K CK

ВНЕШНИЙ СБРОС

Внешний сброс обрабатывается по низкому уровню на выводе RESET. Вывод должен удерживаться в низком состоянии по крайней мере два периода тактовой частоты. После достижения напряжения Vrst запускается таймер задержки, через промежуток времени Tout процессор запускается.

BROWN-OUT

AT90S2333/4433 имеют встроенную схему отслеживания напряжения пи­тания. Работа этой схемы разрешается и запрещается битом-перемычкой BODEN. Если бит BODEN запрограммирован, при уменьшении напряжения ниже заданного уровня срабатывает схема сброса. Время сброса задается как и для сброса по включению питания (табл.4). Уровень сброса устанавлива­ется битом BODLEVEL на 2.7В если бит не запрограммирован или на 4В если

бит запрограммирован. Уровень срабатывания имеет гистерезис 50мВ.

Для того, чтобы произошел сброс падение напряжения до уровня сра­батывания должно продержаться не менее 3мкС для уровня срабатывания 4В (7мкС для 2.7В).

СБРОС ПО СТОРОЖЕВОМУ ТАЙМЕРУ

По истечению периода работы сторожевого таймера генерируется им­пульс длительностью 1 период тактовой частоты. По заднему фронту этого импульса запускается таймер, отсчитывающий время сброса

РЕГИСТР СОСТОЯНИЯ ПРОЦЕССОРА - MCUSR

Этот регистр содержит информацию о том, что явилось причиной сброса процессора.

MCUSR

34h(54h)	7	6	5	4	3	2	1	0
	-	-	-	-	WDRF	BORF	EXTRF	PORF
	R	R	R	R	R	R	RW	R W
Начальное значение	0	0	0	0	0	0	0	0

Биты 7..4 - зарезервированы. В AT90S2333/4433 эти биты зарезервиро­ваны и всегда читаются как 0.

Бит 3 - WDRF - этот бит устанавливается при сбросе от сторожевого таймера. Бит обнуляется при сбросе по включению питания или записью нуля.

Бит 2 - BORF - этот бит устанавливается при сбросе от схемы слежения за напряжением питания. Бит обнуляется при сбросе по включению питания или записью нуля.

Бит 1 - EXTRF - этот бит устанавливается при внешнем сбросе Бит об­нуляется при сбросе по включению питания или записью нуля.

Бит 0 - PORF - этот бит устанавливается при сбросе по включению пи­тания, бит очищается записью нуля.

Чтобы определить источник сброса пользователь должен в самом на­чале программы прочитать регистр MCUSR и обнулить все биты. Источник сброса определяется проверкой соответствующих флагов сброса.

ОБРАБОТКА ПРЕРЫВАНИЙ

AT90S2333/4433 имеют два регистра маскирования прерываний GIMSK - общий регистр маски прерываний и TIMSK - регистр маски прерываний от таймеров/счетчиков.

Когда возникает прерывание бит глобального разрешения прерываний I сбрасывается (ноль) и все прерывания запрещаются. Программа пользователя может установить этот бит для разрешения прерываний. Флаг разрешения прерываний I устанавливается в 1 при выполнении команды выхода из прерывания - RETI.

Когда программный счетчик устанавливается на текущий вектор пре­рывания для его обработки, соответствующий флаг, сгенерированный пре­рыванием, аппаратно сбрасывается. Некоторые флаги прерывания могут быть сброшены записью логической единицы в бит соответствующий флагу.

ОБЩИЙ РЕГИСТР МАСКИ ПРЕРЫВАНИЙ GIMSK

3Bh(5Bh)	7	6	5	4	3	2	1	0
	INT 1	INT0	-	-	-	-	-	-
	RW	RW	R	R	R	R	R	R
Начальное значение	0	0	0	0	0	0	0	0

Бит 7 - INT1: Запрос внешнего прерывания 1 разрешен. Когда этот бит установлен, а также установлен бит I регистра состояния, разрешается прерывание от внешнего вывода. Биты управления запуском прерывания (ISC11 и ISC10) в регистре управления микроконтроллером (MCUCR) опре­деляют по какому событию отрабатывается прерывание - по спадающему или нарастающему фронту или же по уровню. Активность на выводе приводит к возникновению прерываний даже если вывод сконфигурирован как выход. При возникновении прерывания выполняется программа, начинающаяся с адреса 002h в памяти программ. (см. также "Внешние прерывания").

Бит 6 - INT0: Запрос внешнего прерывания 0 разрешен. Когда этот бит установлен, а также установлен бит I регистра состояния, разрешается прерывание от внешнего вывода. Биты управления запуском прерывания (ISC01 и ISC00) в регистре управления микроконтроллером (MCUCR) опре­деляют по какому событию отрабатывается прерывание - по спадающему или нарастающему фронту или же по уровню. Активность на выводе приводит к возникновению прерываний даже если вывод сконфигурирован как выход. При возникновении прерывания выполняется программа, начинающаяся с адреса $001 в памяти программ. (см. также "Внешние прерывания").

Биты 5..0 - зарезервированы. В AT90S2333/4433 эти биты зарезервиро­ваны и всегда читаются как 0.

ОБЩИЙ РЕГИСТР ФЛАГОВ ПРЕРЫВАНИЙ

GIFR

3Bh(5Bh)	7	6	5	4	3	2	1	0
	INTF1	INTF0	-	-	-	-	-	-
	RW	RW	R	R	R	R	R	R
Начальное значение	0	0	0	0	0	0	0	0

Бит 7 - INTF1: Флаг внешнего прерывания 1: При возникновении на вы­воде INT1 события вызывающего прерывание, INTF1 устанавливается в "1". Если установлены бит I регистра SREG и бит INT1 в GIMSK, происходит переход на вектор прерывания по адресу 002h. Флаг очищается после вы­полнения обработчика прерывания. Кроме того, флаг можно очистить, за­писав в него логическую единицу.

Бит 6 - INTF0: Флаг внешнего прерывания 0: При возникновении на вы­воде INT0 события вызывающего прерывание, INTF0 устанавливается в "1". Если установлены бит I регистра SREG и бит INT0 в GIMSK, происходит переход на вектор прерывания по адресу 001h. Флаг очищается после вы­полнения обработчика прерывания. Кроме того, флаг можно очистить, за­писав в него логическую единицу.

Биты 5..0 - зарезервированы. В AT90S2333/4433 эти биты зарезервиро­ваны и всегда читаются как 0.

РЕГИСТР МАСКИ ПРЕРЫВАНИЯ ОТ ТАЙМЕРА/СЧЕТЧИКА – TIMSK

TIMSK

39h(59h)	7	6	5	4	3	2	1	0
	TOIE 1	OCIE 1A	-	-	TICIE 1	-	TOIE0	-
	RW	RW	RW	RW	RW	RW	RW	R W
Начальное значение	0	0	0	0	0	0	0	0

Бит 7 - TOIE1: Разрешение прерывания по переполнению таймера/счет­чика 1: Если установлен этот бит и бит разрешения прерываний в регист­ре состояния, разрешены прерывания по переполнению таймера/счетчика 1. Соответствующее прерывание (вектор $005) выполняется при переполнении таймера/счетчика 1. В регистре флагов таймеров/счетчиков (TIFR) уста­навливается флаг переполнения. Если таймер/счетчик 1 работает в режиме ШИМ, флаг переполнения устанавливается при изменении направления сче­та, при значении 0000h.

Бит 6 - OCIE1A: Разрешение прерывания по совпадению таймера/счетчи­ка 1: Если установлены бит OCIE1A и бит разрешения прерывания в регис­тре состояния, разрешены прерывания по совпадению таймера/счетчика 1. Прерывание (вектор 004h) выполняется при равенстве таймера/счетчика 1 и регистра совпадения. Во флаговом регистре TIFR устанавливается ("1") флаг совпадения.

Биты 5,4 - зарезервированы; в AT90S2333/4433 эти биты зарезервиро­ваны и всегда читаются как 0.

Бит 3 - TICIE1: Разрешение прерывания по входу захвата: Если уста­новлены бит TICIE1 и бит разрешения прерывания в регистре состояния, разрешены прерывания по входу захвата. Соответствующее прерывание (вектор 003h) выполняется по сигналу захвата на выводе 11 (PD6/ICP). Во флаговом регистре TIFR устанавливается ("1") флаг захвата.

Бит 2 - зарезервирован; в AT90S2333/4433 этот бит зарезервирован и всегда читается как 0.

Бит 1 - TOIE0: Разрешение прерывания по переполнению таймера/счетчи­ка 0. Если этот бит установлен в 1, и бит I в регистре состояния уста­новлен в 1, разрешены прерывания по переполнению таймера/счетчика 0. При возникновении переполнения выполняется соответствующий вектор пре­рывания (006h). Флаг переполнения (TOV0) во флаговом регистре прерыва­ний (TIFR) таймеров/счетчиков устанавливается в 1.

Бит 0 - зарезервирован; в AT90S2333/4433 этот бит зарезервирован и всегда читается как 0.

РЕГИСТР ФЛАГОВ ПРЕРЫВАНИЙ ОТ ТАЙМЕРОВ/СЧЕТЧИКОВ – TIFR

TIFR

38h(58h)	7	6	5	4	3	2	1	0
	TOV 1	OCF 1	-	-	ICF 1	-	TOV0	-
	RW	RW	RW	RW	RW	RW	RW	R W
Начальное значение	0	0	0	0	0	0	0	0

Бит 7 - TOV1: Флаг переполнения таймера/счетчика 1: Флаг TOV1 уста­навливается ("1") при возникновении переполнения таймера/счетчика 1. Флаг TOV1 сбрасывается аппаратно при выполнении соответствующего век­тора обработки прерывания. Кроме того, флаг можно сбросить, записав в него логическую единицу. Если установлены бит I в SREG и бит TOIE1 в TIMSK, при установке бита TOV1 выполняется прерывание по переполнению таймера/счетчика 1. В режиме ШИМ этот бит устанавливается, когда тай­мер/счетчик 1 изменяет направление счета при значении 0000h.

Бит 6 - OCF1A: Флаг выхода совпадения 1А: флаг устанавливается в "1" если происходит совпадение значения таймера/счетчика 1 и данных в регистре OCR1A. Флаг очищается аппаратно при выполнении соответствую­щего вектора прерывания. Кроме того, флаг можно сбросить записав в не­го логическую единицу. Если установлены бит I в SREG и бит OCIE1A в TIMSK, при установке бита OCF1A выполняется прерывание.

Биты 5,4 - зарезервированы; в AT90S2333/4433 эти биты зарезервиро­ваны и всегда читаются как 0.

Бит 3 - ICF1: флаг входа захвата 1: бит устанавливается ("1") при возникновении события захвата по входу, он индицирует, что значение таймера/счетчика 1 скопировано в регистр захвата по входу ICR1. ICF1 очищается при выполнении соответствующего вектора обработки прерыва­ния. Кроме того, флаг можно очистить, записав в него логическую едини­цу.

Бит 2 - зарезервирован; в AT90S2333/4433 этот бит зарезервирован и всегда читается как 0.

Бит 1 - TOV0: Флаг переполнения таймера счетчика 1: Флаг TOV0 уста­навливается ("1") при переполнении таймера/счетчика 0. Флаг сбрасыва­ется аппаратно при выполнении соответствующего вектора прерывания. Кроме того, флаг можно очистить записав в него логическую единицу. Ес­ли установлены бит I в SREG и бит TOIE0 в TIMSK, при установке бита TOV0 выполняется прерывание по переполнению таймера/счетчика 0.

Бит 0 - зарезервирован; в AT90S2333/4433 этот бит зарезервирован и всегда читается как 0.

ВНЕШНИЕ ПРЕРЫВАНИЯ

Внешние прерывания управляются выводами INT0 и INT1. Заметим, что прерывания обрабатываются даже когда выводы сконфигурированы как выхо­ды. Это позволяет генерировать программные прерывания. Внешние преры­вания могут возникать по спадающему или нарастающему фронту, а также по низкому уровню. Это устанавливается в регистре управления процессо­ром MCUCR. Если внешние прерывания разрешены и сконфигурированы на от­работку по уровню, прерывание будет вырабатываться до тех пор, пока вывод удерживается в низком состоянии.

Управление работой внешних прерываний рассмотрено при описании регистра управления процессором MCUCR.

ВРЕМЯ РЕАКЦИИ НА ПРЕРЫВАНИЕ

Минимальное время реакции на любое из предусмотренных в процессо­ре прерываний - 4 периода тактовой частоты. После четырех циклов вы­зывается программный вектор обрабатывающий данное прерывание. За эти 4 цикла программный счетчик записывается в стек, указатель стека уменьшается на 2. Программный вектор представляет собой относительный переход на подпрограмму обслуживания прерывания и этот переход занима­ет 2 периода тактовой частоты. Если прерывание происходит во время вы­полнения команды длящейся несколько циклов, перед вызовом прерывания завершается выполнение этой команды. Выход из программы обслуживания прерывания занимает 4 периода так­товой частоты. За эти 4 периода из стека восстанавливается программный счетчик. После выхода из прерывания процессор всегда выполняет еще од­ну команду прежде чем обслужить любое отложенное прерывание. Заметим, что регистр состояния SREG аппаратно не обрабатывается процессором, как при вызове подпрограмм, так и при обслуживании преры­ваний. Если программа требует сохранения SREG, оно должно произво­диться программой пользователя. Для прерываний включаемых статическими событиями (напр. совпадение значения счетчика/таймера 1 с регистром совпадения) флаг прерывания взводится при возникновении события. Если флаг прерывания очищен и присутствует условие возникновения прерывания, флаг не будет установлен, пока не произойдет следующее событие.

РЕГИСТР УПРАВЛЕНИЯ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОМ – MCUCR

Этот регистр содержит биты общего управления микроконтроллером.

MCUCR

35h(55h)	7	6	5	4	3	2	1	0
	-	-	SE	SM	ISC 11	ISC 10	ISC 01	ISC 00
	R	R	RW	RW	RW	RW	RW	R W
Начальное значение	0	0	0	0	0	0	0	0

Биты 7,6 - зарезервированы. В AT90S2333/4433 эти биты зарезервирова­ны и всегда читаются как 0.

Бит 5 - SE: Разрешение режима Sleep: Этот бит должен быть установлен в 1, чтобы при выполнении команды SLEEP процессор переходил в режим пониженного энергопотребления. Для устранения нежелательного перехода в режим пониженного энергопотребления рекомендуется устанавливать этот бит непосредственно перед выполнением команды SLEEP.

Бит 4 - SM: Режим Sleep: Этот бит выбирает один из двух режимов по­ниженного энергопотребления. Если бит сброшен (0), в качестве режима Sleep выбирается холостой режим (Idle mode). Если бит установлен, - выбирается экономичный режим (Power down). Особенности каждого из ре­жимов будут рассмотрены ниже.

Биты 3,2 - ISC11, ISC10: биты управления срабатыванием прерывания 1: Внешнее прерывание активируется выводом INT1 если установлен флаг I регистра состояния SREG и установлена соответствующая маска в регистре GIMSK. Срабатывание по уровню и фронтам задается следующим образом:

Биты 1,0 - ISC01, ISC00: биты управления срабатыванием прерывания 0: Внешнее прерывание активируется выводом INT0 если установлен флаг I регистра состояния SREG и установлена соответствующая маска в регистре

GIMSK. В таблице 6 приведена установка битов для задания срабатывания по уровню и фронтам.

Таблица 5. Управление срабатыванием прерывания 1.

ISC11	ISC10	Описание
0	0	Запрос на прерывание генерируется по низкому уровню напряжения на входе INT1
0	1	Запрос по изменению уровня на входе INT1
1	0	Запрос на прерывание по спадающему фронту на входе INT1
1	1	Запрос на прерывание по нарастающ. фронту на входе INT1

ПРИМЕЧАНИЕ: При изменении битов ISC11/ISC10 прерывание INT1 должно быть запрещено очисткой соответствующего бита в регистре GIMSK. Иначе прерывание может возникнуть во время изменения битов.

Таблица 6. Управление срабатыванием прерывания 0.

ISC01	ISC0	Описание
0	0	Запрос на прерывание генерируется по низкому уровню напряжения на входе INT0
0	1	Запрос по изменению уровня на входе INT0
1	0	Запрос на прерывание по спадающему фронту на входе INT0
1	1	Запрос на прерывание по нарастающ. фронту на входе INT0

ПРИМЕЧАНИЕ: При изменении битов ISC01 и ISC00, прерывания по входу INT0 должны быть запрещены сбросом бита разрешения прерывания в регис­тре GIMSK. Иначе прерывание может произойти при изменении значения би­тов.

РЕЖИМЫ ПОНИЖЕННОГО ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ
.

Для запуска режима пониженного энергопотребления должен быть ус­тановлен (1) бит SE регистра MCUCR, и должна быть исполнена команда SLEEP. Если во время нахождения в режиме пониженного потребления про­исходит одно из разрешенных прерываний, процессор начинает работать, исполняет подпрограмму обработки прерывания и продолжает выполнение программы с команды следующей за SLEEP. Содержимое регистрового файла и памяти ввода/вывода не изменяется. Если в режиме пониженного потреб­ления происходит сброс, процессор начинает выполнение программы с век­тора сброса.

Если для вывода из экономичного режима используется прерывание по уровню, низкий уровень должен удерживаться дольше времени отработки сброса. Иначе процессор не начнет работу.

Режим холостого хода.

Когда бит SM сброшен (0), команда SLEEP переводит процессор в ре­жим холостого хода (Idle mode). ЦПУ останавливается, но Таймеры/Счет­чики, сторожевой таймер и система прерываний продолжают работать. Это позволяет процессору возобновлять работу как от внешних прерываний, так и по переполнению таймеров/счетчиков или по сбросу от сторожевого таймера. Если прерывание от аналогового компаратора не требуется, ана­логовый компаратор может быть отключен установкой бита ACD регистра ACSR. Это уменьшает потребляемую мощность в режиме холостого хода. При выходе из режима холостого хода процессор запускается без задержки.

Экономичный режим.

Когда бит SM установлен (1), команда SLEEP переводит процессор в экономичный режим (Power Down Mode). В этом режиме останавливается внешний генератор тактовых импульсов. Пользователь может разрешить ра­боту сторожевого таймера в этом режиме. Если сторожевой таймер разре­шен, процессор выходит из экономичного режима после отработки периода сторожевого таймера. Если сторожевой таймер запрещен, выход из эконо­мичного режима может произойти только по внешнему сбросу, brown-out

сбросу или внешнему прерыванию по уровню.

Если для вывода из экономичного режима используется прерывание по уровню, низкий уровень должен удерживаться на время достаточное для запуска процессора. Это увеличивает устойчивость процессора к помехам. Изменение уровня дважды проверятся с периодом генератора сторожевого таймера, если обе выборки сигнала имеют необходимый уровень, процессор включается. Номинальный период сторожевого таймера 1uS при 5В питания и температуре 25 градусов Цельсия.

При выходе из экономичного режима, от времени появления условия выхода до включения процессора проходит некоторое время необходимое для запуска кварцевого генератора. Задержка включения определяется те­ми же битами CKSEL, что и время сброса. Длительность задержки на вклю­чение приведена в таблице 7.

Если условие включения исчезнет до того, как процессор запустит­ся, например, низкий уровень на входе прерывания продержится недоста­точно долго, процессор не выйдет из экономичного режима.

Таблица
7.
Установка
задержки
включения

CKSEL [2:0]	Время запуска
000	6CK
001	6CK
010	16K CK
011	16K CK
100	16K CK
101	1K CK
110	1K CK
111	1K CK

ТАЙМЕРЫ/СЧЕТЧИКИ

В AT90S2333/4433 предусмотрены два таймера/счетчика общего назна­чения. 8-разрядный и 16-разрядный. Каждый из таймеров индивидуально подключается к одному из выходов 10-разрядного предварительного дели­теля частоты. Оба таймера могут использоваться как таймеры с внутрен­ним источником импульсов или счетчики импульсов поступающих извне. В качестве источника импульсов для таймеров можно выбрать сигнал с тактовой частотой процессора (CK), импульсы предварительного делите­ля (CK/8, CK/64, CK/256 или CK/1024) или импульсы с соответствующего внешнего вывода. Кроме того, таймеры могут быть остановлены, запретом прохождения импульсов на них.

8-РАЗРЯДНЫЙ ТАЙМЕР/СЧЕТЧИК 0

8-разрядный таймер/счетчик может получать импульсы тактовой час­тоты - CK, импульсы с предварительного делителя (CK/8, CK/64, CK/256 или CK/1024), импульсы с внешнего вывода или быть остановлен соответ­ствующими установками регистра TCCR0. Флаг переполнения таймера нахо­дится в регистре TIFR. Биты управления таймером расположены в регистре TCCR0. Разрешение и запрещение прерываний от таймера управляется реги­стром TIMSK.

При работе таймера/счетчика от внешнего сигнала, внешний сигнал синхронизируется с тактовым генератором ЦПУ. Для правильной обработки внешнего сигнала, минимальное время между соседними импульсами должно превышать период тактовой частоты процессора. Сигнал внешнего источни­ка обрабатывается по спадающему фронту тактовой частоты процессора.

8-разрядный таймер/счетчик можно использовать как счетчик с высо­ким разрешением, так и для точных применений с низким коэффициентом деления тактовой частоты. Более высокие коэффициенты деления можно ис­пользовать для медленных функций или измерения временных интервалов между редкими событиями.

РЕГИСТР УПРАВЛЕНИЯ ТАЙМЕРОМ/СЧЕТЧИКОМ 0 - TCCR0

TCCR
0

33h(53h)	7	6	5	4	3	2	1	0
	-	-	-	-	-	CS 02	CS 01	CS00
	R	R	R	R	R	RW	RW	R W
Начальное значение	0	0	0	0	0	0	0	0

Биты 7..3 - зарезервированы. В AT90S2333/4433 эти биты зарезервиро­ваны и всегда читаются как 0.

Биты 2,1,0 - CS02, CS01, CS00 - выбор тактовой частоты. Эти биты за­дают коэффициент деления предварительного делителя.

Таблица 8. Выбор коэффициента предварительного деления

CS02	CS01	CS00	Описание
0	0	0	Таймер/счетчик остановлен
0	0	1	CK
0	1	0	CK/8
0	1	1	CK/64
1	0	0	CK/256
1	0	1	CK/1024
1	1	0	Внешний вывод T0, нарастающий фронт
1	1	1	Внешний вывод T0, спадающий фронт

Условие Stop запрещает/разрешает функционирование таймера/счетчика. В режимах деления используется частота тактового генератора. При исполь­зовании работы от внешнего источника предварительно должен быть уста­новлен соответствующий бит регистра направления данных (0 - включает ножку на ввод).

ТАЙМЕР/СЧЕТЧИК 0 - TCNT0.

TCNT0

32h(52h)	7	6	5	4	3	2	1	0
	MSB							LSB
	RW	RW	RW	RW	RW	RW	RW	RW
Начальное значение	0	0	0	0	0	0	0	0

Таймер/счетчик реализован как нарастающий счетчик с возможностью чтения и записи. При записи таймера/счетчика, если присутствуют такто­вые импульсы, таймер/счетчик продолжает счет в следующем за операцией записи тактовом цикле.

16-РАЗРЯДНЫЙ ТАЙМЕР/СЧЕТЧИК 1

16-разрядный таймер/счетчик 1 может получать импульсы тактовой частоты - CK, импульсы с предварительного делителя (CK/8, CK/64, CK/256 или CK/1024), импульсы с внешнего вывода или быть остановлен соответствующими установками регистра TCCR1A. Флаги состояния таймера (переполнения, совпадения и захвата) и управляющие сигналы находится в регистре TIFR. Разрешение и запрещение прерываний от таймера 1 управ­ляется регистром TIMSK.

При работе таймера/счетчика 1 от внешнего сигнала, внешний сигнал синхронизируется с тактовым генератором ЦПУ. Для правильной обработки внешнего сигнала, минимальное время между соседними импульсами должно превышать период тактовой частоты процессора. Сигнал внешнего источни­ка обрабатывается по спадающему фронту тактовой частоты процессора.

16-разрядный таймер/счетчик 1 можно использовать как счетчик с высоким разрешением, так и для точных применений с низким коэффициен­том деления тактовой частоты. Более высокие коэффициенты деления можно использовать для медленных функций или измерения временных интервалов между редкими событиями.

Таймер/счетчик 1 поддерживает функцию совпадения используя ре­гистр совпадения OCR1A в качестве источника для сравнения с содержимым счетчика. Функция совпадения поддерживает очистку счетчика и переклю­чение выхода по совпадению.

Таймер/счетчик 1 можно использовать как 8-, 9- или 10-разрядный широтно-импульсный модулятор. В этом режиме счетчик и регистр OCR1 ра­ботают как защищенный от дребезга независимый ШИМ с отцентрованными импульсами. Подробно эта функция будет описана ниже.

Функция захвата по входу предусматривает захват содержимого тай­мера/счетчика 1 в регистр захвата ICR1 и управляется внешним сигналом на входе захвата - ICP. Работа режима захвата определяется управляющим регистром TCCR1.

При работе захвата по входу, может быть включена схема подавления шума, при этом сигнал захвата возникает только в том случае, если со­бытие управляющее захватом наблюдается на протяжении 4-х машинных цик­лов.

РЕГИСТР A УПРАВЛЕНИЯ ТАЙМЕРОМ/СЧЕТЧИКОМ 1 - TCCR1A

2Fh(4Fh)	7	6	5	4	3	2	1	0
	COM 1A 1	COM 1A 0	-	-	-	-	PWM 11	PWM 10
	RW	RW	R	R	R	R	RW	R W
Начальное значение	0	0	0	0	0	0	0	0

Биты 7,6 - COM1A1, COM1A0: Режим выхода совпадения, биты 1 и 0: Эти управляющие биты задают отклик вывода OC1 процессора на совпадение ре­гистра сравнения и таймера/счетчика 1. Поскольку это альтернативная функция порта, соответствующий бит направления должен устанавливать вывод на выход. Конфигурация управляющих бит показана в таблице 9.

В режиме ШИМ эти биты имеют другие функции, которые будут указаны при рассмотрении работы ШИМ.

При изменении битов COM1A1 и COM1A0 прерывание по совпадению дол­жно быть запрещено, очисткой соответствующего бита в регистре TIMSK. Иначе, прерывание может произойти во время изменения битов.

Биты 5..2 - зарезервированы. В AT90S2313 эти биты зарезервированы и всегда читаются как 0.

Биты 1,0 - PWM11, PWM10: Биты установки ШИМ: Эти биты устанавливают режим работы таймера/счетчика 1 в качестве ШИМ (см. табл. 10). Подроб­нее этот режим будет рассмотрен ниже.

Таблица 9. Установка режима совпадения

COM1A1	COM1A0	Описание
0	0	Таймер/счетчик 1 отключен от вывода OC1
0	1	Переключение выхода OC1
1	0	Сброс (0) вывода OC1
1	1	Установка (1) вывода OC1

Таблица 10. Установка режима работы ШИМ

PWM11	PWM10	Описание
0	0	Работа ШИМ запрещена
0	1	8 разрядный ШИМ
1	0	9 разрядный ШИМ
1	1	10 разрядный ШИМ

РЕГИСТР B УПРАВЛЕНИЯ ТАЙМЕРОМ/СЧЕТЧИКОМ 1 - TCCR1B

2Eh(4Eh)	7	6	5	4	3	2	1	0
	ICNC 1	ICES 1	-	-	CTC 1	CS 12	CS 11	CS 10
	RW	RW	R	R	RW	RW	RW	R W
Начальное значение	0	0	0	0	0	0	0	0

Бит7 - ICNC1: Подавитель входного шума входа захвата: Если этот бит сброшен (0), подавление входного шума входа захвата запрещено. При это захват срабатывает по первому заданному (нарастающему или спадающему) фронту сигнала на выводе ICP. При установке бита обрабатываются четы­ре последовательные выборки сигнала на выводе ICP. Для срабатывания захвата все выборки должны соответствовать уровню заданному битом ICES1. Частота выборок равна тактовой частоте процессора.

Бит 6 - ICES1: выбор фронта сигнала захвата: Если бит ICES1 сброшен (0) содержимое таймера/счетчика 1 переписывается в регистр захвата по спадающему фронту сигнала на выводе ICP. Если бит установлен - по на­растающему фронту сигнала.

Биты 5,4 - зарезервированы. В AT90S2333/4433 эти биты зарезервирова­ны и всегда читаются как 0.

Бит 3 - CTC1: Очистка таймера счетчика 1 по совпадению: Если бит ус­тановлен (1), таймер/счетчик 1 устанавливается в 0000h в такте сле­дующем за событием совпадения. Если бит сброшен, таймер/счетчик 1 про­должает считать, совпадение не отражается на состоянии таймера/счетчика. Поскольку совпадение обнаруживается процессором в цикле следующем

за событием совпадения, в следующем после совпадения такте в счетчик запишется число на 1 большее значения регистра совпадения. При коэффи­циенте деления 1, установке регистра совпадения на величину С и уста­новленном бите CTC1, таймер принимает следующие значения:

...С-1,С,С+1,0,1...

при делении тактовой частоты на 8:

...С-1,С-1,С-1,С-1,С-1,С-1,С-1,С-1,С,С,С,С,С,С,С,С, С+1,0,0,0,0,0,0,0,0,1...

В режиме ШИМ этот бит не работает.

Биты 2,1,0 - CS12, CS11, CS10: выбор тактирования: Эти биты определя­ют источник счетных импульсов для таймера/счетчика 1.

Таблица 11. Выбор источника счетных импульсов

CS12	CS11	CS10	Описание
0	0	0	Таймер/счетчик 1 остановлен
0	0	1	CK
0	1	0	CK/8
0	1	1	CK/64
1	0	0	CK/256
1	0	1	CK/1024
1	1	0	Спадающий фронт на выводе T1
1	1	1	Нарастающий фронт на выводе T1

Условие Stop запрещает/разрешает функционирование таймера/счетчи­ка. В режимах деления используется частота тактового генератора. При использовании работы от внешнего источника предварительно должен быть установлен соответствующий бит регистра направления данных (0 - вклю­чает ножку на ввод).

ТАЙМЕР/СЧЕТЧИК 1 - TCNT1H И TCNT1L

TCNT
1
H

2Dh(4Dh)	7	6	5	4	3	2	1	0
	MSB	-	-	-	-	-	-	-
	RW	RW	RW	RW	RW	RW	RW	R W
Начальное значение	0	0	0	0	0	0	0	0

TCNT1L

2Ch(4Ch)	7	6	5	4	3	2	1	0
								LSB
	RW	RW	RW	RW	RW	RW	RW	R W
Начальное значение	0	0	0	0	0	0	0	0

Это 16-разрядный регистр, содержащий текущее значение таймера/счет­чика 1. Чтобы чтение и запись двух байт счетчика происходило синхрон­но, для работы с ним используется временный регистр (TEMP). Этот вре-

менный регистр также используется при доступе к регистрам OCR1 и ICR1.

Если доступ к регистру с использованием TEMP производится и в основной программе и в обработчике прерывания, на время доступа к регистру из основной программы прерывания должны быть запрещены.

- Запись в таймер счетчик 1: При записи старшего байта в TCNT1H, записываемые данные помещаются в регистр TEMP. Затем, при записи млад­шего байта, он вместе с данными из TEMP переписывается в таймер/счет­чик 1. Таким образом, при записи 16-разрядного значения первым должен записываться байт в TCNT1H.

- Чтение таймера/счетчика 1: При чтении младшего байта из TCNT1L, он посылается в процессор, а данные из TCNT1H переписываются в регистр TEMP, то есть одновременно читаются все 16-разрядов. При последующем чтении регистра TCNT1H, данные берутся из регистра TEMP. То есть при чтении 16-разрядного значения счетчика первым должен читаться регистр TCNT1L.

Таймер/счетчик 1 организован как суммирующий счетчик (в режиме ШИМ - суммирующий/вычитающий) с возможностью чтения и записи. Если за­дан источник тактовых импульсов для таймера/счетчика 1, после записи в него нового значения, счет продолжается с следующем за операцией записи

периоде тактовой частоты.

РЕГИСТР СОВПАДЕНИЯ ТАЙМЕРА/СЧЕТЧИКА 1 - OCR1H И OCR1L

OCR1H

2Bh(4Bh)	7	6	5	4	3	2	1	0
	MSB
	RW	RW	RW	RW	RW	RW	RW	R W
Начальное значение	0	0	0	0	0	0	0	0

OCR1L

3Dh(5Dh)	7	6	5	4	3	2	1	0
								LSB
	RW	RW	RW	RW	RW	RW	RW	R W
Начальное значение	0	0	0	0	0	0	0	0

Регистр совпадения 16-разрядный регистр, доступный для чтения и записи. В этом регистре хранятся данные, которые непрерывно сравниваются с текущим значением таймера/счетчика 1. Действие по совпадению задает­ся регистрами управления таймером/счетчиком 1 и регистром состояния. Поскольку регистр OCR1A является 16-разрядным, при записи нового значения в регистр, для того чтобы оба байта регистра записывались од­новременно, используется временный регистр (TEMP). При записи старшего байта, данные помещаются во временный регистр, который переписывается в OCR1AH при записи младшего байта в OCR1AL. Таким образом, для записи в регистр первым должен записываться старший байт. Регистр TEMP используется при доступе к TCNT1 и ICR1, поэтому ес­ли временный регистр используется в основной программе и в прерывани­ях, при доступе к TEMP из основной программы прерывания должны запрещаться.

РЕГИСТР ЗАХВАТА ТАЙМЕРА/СЧЕТЧИКА 1 - ICR1H И ICR1L

ICR1H

25h(45h)	7	6	5	4	3	2	1	0
	MSB
	RW	RW	RW	RW	RW	RW	RW	R W
Начальное значение	0	0	0	0	0	0	0	0

ICR1L

24h(44h)	7	6	5	4	3	2	1	0
								LSB
	RW	RW	RW	RW	RW	RW	RW	R W
Начальное значение	0	0	0	0	0	0	0	0

Регистр захвата 16-разрядный регистр доступный только для чтения. По нарастающему или спадающему фронту (в соответствии с выбором фронта импульса захвата ICES1) сигнала на выводе ICP текущее значение таймера/счетчика 1 переписывается в регистр захвата ICR1. В это же время устанавливается флаг захвата ICF1. Поскольку регистр захвата является 16-разрядным, для чтения его значения, чтобы оба байта прочитались одновременно, используется вре­менный регистр. При чтении младшего байта ICR1L, он посылается в ЦПУ, а старший байт регистра ICR1H переписывается во временный регистр (TEMP). При чтении старшего байта, он принимается из временного регис­тра. Таким образом для чтения 16-разрядного регистра первым должен чи­таться младший байт. Регистр TEMP используется при доступе к TCNT1 и OCR1, поэтому ес­ли временный регистр используется в основной программе и в прерывани­ях, при доступе к TEMP из основной программы прерывания должны запрещаться.

ТАЙМЕР/СЧЕТЧИК 1 В РЕЖИМЕ ШИМ

При выборе режима широтно-импульсной модуляции (ШИМ), тай­мер/счетчик 1 и регистр совпадения OCR1A формируют 8, 9 или 10-разряд­ный непрерывный свободный от "дрожания" и правильный по фазе сигнал, выводимый на ножку PB3(OC1). Таймер/счетчик 1 работает как реверсивный счетчик считающий от 0 до конечного значения (см. табл.10). При дости­жении конечного значения счетчик начинает считать в обратную сторону до нуля, после чего рабочий цикл повторяется. Когда значение счетчика совпадает с 8, 9 или 10-ю младшими битами регистра OCR1A, вывод PD1(OC1) устанавливается или сбрасывается в соответствии с установками бит COM1A1 и COM1A0 в регистре TCCR1 (см. табл.11).

Таблица 12. Конечное значение таймера и частота ШИМ.

Разрешение ШИМ	Конечное значение таймера	Частота ШИМ
8 бит	00FFh (255)	Ftc1/510
9 бит	01FFh (511)	Ftc1/1022
10 бит	03FFh (1023)	Ftc1/2046

Таблица 13. Установка режима совпадения при работе ШИМ

COM1A1	COM1A0	Влияние на вывод OC1
0	0	не подключен
0	1	не подключен
1	0	очищается при совпадении, для возрастания счетчика и сбрасывается для уменьшения (неинвертирующий ШИМ)
1	1	очищается при совпадении, для уменьшения счетчика и сбрасывается для возрастания (инвертирующий ШИМ)

В режиме ШИМ, при записи в регистр OCR1A, 10 младших бит переда­ются во временный регистр и переписываются только при достижении тай­мером/счетчиком конечного значения. При этом устраняется появление не­симметричных импульсов (дрожания), которые неизбежны при асинхронной записи OCR1A. Во промежуток времени между записью во временный регистр и пере­писыванием его в OCR1, при обращении к OCR1 читается содержимое вре­менного регистра. Если OCR1A содержит значение 0000h или конечное значение (TOP), вывод OC1 остается в том состоянии, которое определяется установками COM1A1 и COM1A0. Это показано в табл. 14.

Таблица 14. Выход ШИМ для OCR=0000h или TOP

COM1A1	COM1A0	OCR1A	вывод OC1
1 1	0 0	0000h TOP	низкий высокий
1 1	1 1	0000h TOP	высокий низкий

В режиме ШИМ флаг переполнения таймера 1 (TOV1) устанавливается когда счетчик изменяет направление счета в точке 0000h. Прерывание по переполнению таймера 1 работает как при нормальном режиме работы таймера/счетчика, т.е. оно выполняется, если установлен флаг TOV1 и разрешены соответствующие прерывания. То же самое касается флага сов­падения и прерывания по совпадению.

СТОРОЖЕВОЙ ТАЙМЕР

Сторожевой таймер работает от отдельного встроенного генератора работающего на частоте 1 MHz (это типовое значение частоты для питания 5В). Управляя предварительным делителем сторожевого таймера можно за­давать интервал сброса таймера от 16 до 2048 mS. Команда WDR сбрасыва­ет сторожевой таймер. Для работы сторожевого таймера можно выбрать од­но из 8-ми значений частоты, что позволяет в широких пределах изменять время между исполнением команды WDR и сбросом процессора. При отработ­ке периода работы сторожевого таймера, если не поступила команда WDR, AT90S2313 сбрасывается, выполнение программы продолжается с вектора сброса.

Для предотвращения нежелательного отключения сторожевого таймера, для его запрещения должна выполняться определенная последовательность, которая описана при рассмотрении регистра WDTCR.

РЕГИСТР УПРАВЛЕНИЯ СТОРОЖЕВЫМ ТАЙМЕРОМ – WDTCR

WDTCR

21h(41h)	7	6	5	4	3	2	1	0
				WDTOE	WDE	WDP2	WDP1	WDP0
	R	R	R	R	RW	RW	RW	RW
Начальное значение	0	0	0	0	0	0	0	0

Биты 7..5 - зарезервированы. В AT90S2333/4433 эти биты зарезервиро­ваны и всегда читаются как 0.

Бит 4 - WDTOE - разрешение выключения сторожевого таймера. При очис­тке бита WDE этот бит должен быть установлен (1). Иначе, работа сторо­жевого таймера не прекращается. Через четыре такта после установки этого бита, он аппаратно сбрасывается.

Бит 3 - WDE- разрешение сторожевого таймера. Если бит установлен (1), работа сторожевого таймера разрешена, если бит сброшен - запреще­на. Сброс бита производится только в том случае, если бит WDTOE уста­новлен в 1. Для запрещения включенного сторожевого таймера должна ис­полняться следующая процедура:

1. Одной командой записать 1 в WDTOE и WDE. Единица в WDE должна записываться даже в том случае если этот бит был установлен пе­ред началом процедуры остановки таймера

2. В течение следующих четырех тактов процессора необходимо запи­сать в WDE логический 0, при этом работа сторожевого таймера запрещается.

Биты 2..0 - WDP2..0 - Биты предварительного делителя сторожевого таймера. Если работа сторожевого таймера разрешена, эти биты определя­ют предварительный коэффициент деления для сторожевого таймера. В таб­лице 15 приведены различные значения установок предварительного дели­теля и соответствующие им временные интервалы для напряжения питания Vcc=5V.

Таблица 15. Установки предварительного делителя сторожевого таймера

WDP2	WDP1	WDP0	период времени
0	0	0	16 K циклов
0	0	1	32 K циклов
0	1	0	64 K циклов
0	1	1	128 K циклов
1	0	0	256 циклов
1	0	1	512 циклов
1	1	0	1024 циклов
1	1	1	2048 циклов

ЧТЕНИЕ И ЗАПИСЬ В ЭНЕРГОНЕЗАВИСИМУЮ ПАМЯТЬ

Регистры доступа к энергонезависимой памяти (EEPROM) расположены в пространстве ввода/вывода. Время записи лежитв диапазоне 2.5-4 mS и зависит от напряжения питания. Это самотактируемая функция которая, однако, позволяет пользователю определить, можно ли записывать следующий байт. Для определе­ния возможности записи в EEPROM можно использовать специальное преры­вание по готовности EEPROM. Инициированная запись в EEPROM заканчивается даже при возникнов­ении условия сброса. Для защиты от нежелательной записи в EEPROM необходимо следовать некоторым правилам, которые будут рассмотрены ниже, при описании уп­равляющего регистра энергонезависимой памяти. При записи или чтении EEPROM процессор приостанавливается на 2 машинных цикла до начала выполнения следующей команды. При чтении из EEPROM процессор приостанавливается на четыре ма­шинных цикла перед тем как начнет выполняться следующая команда.

РЕГИСТР АДРЕСА EEPROM – EEAR

1Eh(3Eh)	7	6	5	4	3	2	1	0
	EEAR7	EEAR6	EEAR5	EEAR4	EEAR3	EEAR2	EEAR1	EEAR0
	RW	RW	RW	RW	RW	RW	RW	R W
Начальное значение	0	0	0	0	0	0	0	0

Регистр EEAR задает адрес одного из 128/256 байт адресного прост­ранства EEPROM. Байты данных адресуется линейно в диапазоне от 0 до 127/255. Начальное значение регистра EEAR неопределено, поэтому перед доступом к EEPROM в этот регистр должно быть записано требуемое число.

РЕГИСТР ДАННЫХ EEPROM – EEDR

1Dh(3Dh)	7	6	5	4	3	2	1	0
	MSB							LSB
	RW	RW	RW	RW	RW	RW	RW	R W
Начальное значение	0	0	0	0	0	0	0	0

Биты 7..0 - EEDR7..0 - Данные EEPROM. При записи регистр EEDR содер­жит данные, которые записываются в EEPROM по адресу в регистре EEAR. Для операции чтения в этот регистр читаются данные прочитанные из EEPROM по адресу заданному в регистре EEAR.

РЕГИСТР УПРАВЛЕНИЯ EEPROM - EECR

1Ch(3Ch)	7	6	5	4	3	2	1	0
					EERIE	EEMWE	EEWE	EERE
	R	R	R	R	R	RW	RW	R W
Начальное значение	0	0	0	0	0	0	0	0

Биты 7..4 - зарезервированы. В AT90S2333/4433 эти биты зарезервиро­ваны и всегда читаются как 0.

Бит 3 - EERIE - Разрешение прерывания по готовности EEPROM. Если ус­тановлены биты I в регистре SREG и EERIE, разрешается прерывание по готовности EEPROM. Это прерывание возникает непрерывно, если сброшен бит EEWE.

Бит 2 - EEMWE - Управление разрешением записи. Этот бит определяет, будут ли записаны данные при установке EEWE. Если бит EEMWE установ­лен, при установке EEWE данные записываются по выбранному адресу EEPROM. Если этот бит сброшен, установка EEWE не имеет эффекта. После программной установки этот бит сбрасывается аппаратно через четыре такта процессора.

Бит 1 - EEWE - Разрешение записи в EEPROM. Сигнал EEWE является стробом записи в EEPROM. После установки правильных адреса и данных для записи в EEPROM необходимо установить бит EEWE. При записи "1"

в бит EEWE должен быть установлен бит EEMWE, тогда происходит запись в

EEPROM. Для записи в EEPROM должна соблюдаться следующая последовательность (порядок шагов 2 и 3 необязателен):

1	Ждем обнуления EEWE
2	Записываем адрес в EEAR (не обязательно)
3	Записываем данные в EEDR (не обязательно)
4	Устанавливаем в 1 бит EEMWE
5	Не позже чем через 4 такта после установки EEMWE устанавливаем EEWE

После того как время записи истечет (типично 2.5 mS для Vcc=5V и 4mS для Vcc=2.7), бит EEWE очищается аппаратно. Пользователь может от­слеживать этот бит и ожидать его установки в ноль, перед тем как запи­сывать следующий байт. При установке EEWE, ЦПУ останавливается на два цикла перед исполнением следующей команды.

Бит 0 - EERE - разрешение чтения из EEPROM. Сигнал EERE является стробом чтения из EEPROM. После установки нужного адреса в регистре EEAR, необходимо установить бит EERE. После того как бит EERE будет аппаратно очищен, в регистре EEDR. Чтение EEPROM занимает одну команду и не требует отслеживания бита EERE. При установке бита EERE, ЦПУ ос­танавливается на два цикла перед тем как будет выполнена следующая команда. Перед чтением пользователь должен проверять состояние бита EEWE, если регистры данных или адреса изменяются во время операции записи, запись в ячейку прерывается и результат операции записи стано­вится неопределенным.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИНТЕРФЕЙС SPI

Интерфейс SPI позволяет производить высокоскоростной синхронный обмен данными между AT90S2333/4433 и периферийными устройствами или несколькими процессорами. SPI-интерфейс предлагает следующие возможно­сти:

Полностью дуплексная 3-проводная синхронная передача данных;
Работа в режиме ведущего или ведомого;
Передача начиная со старшего или младшего бита;
Четыре программируемые скорости передачи;
Флаг прерывания по окончанию передачи;
Флаг защиты от коллизий при записи
Выход из режима Idle.

Соединение между ведущим и ведомым контроллерами показана ниже. Вывод PB5(SCK) является выходом тактовых импульсов для ведущего кон­троллера и входом для ведомого. Запись в регистр данных SPI ведущего контроллера запускает тактовый генератор. Записанные данные сдвигаются через вывод PB3(MOSI) на вывод PB3(MOSI) ведомого контроллера. После того как байт будет выведен тактовый генератор останавливается и вы­ставляет флаг окончания передачи (SPIF). Если разрешены прерывания (установлен бит SPIE в регистре SPCR), вызывается соответствующее прерывание. Вывод PB2(SS) ведомого контроллера должен быть подключен на землю. Два сдвиговых регистра в ведущем и ведомом контроллерах мож­но рассматривать как один распределенный 16-разрядный регистр сдвига. Когда данные сдвигаются из ведущего контроллера в ведомый, то же самое происходит в обратном направлении. За один цикл сдвига ведущий и ведо­мый контроллеры обмениваются байтами данных.

Система имеет одиночный буфер в направлении передачи и двойной в направлении приема. Передаваемый символ не записывается в регистр дан­ных SPI до тех пор, пока передача не завершится. При приеме до завер­шения операции сдвига данные должны быть прочитаны из регистра данных. Иначе предыдущий символ теряется. При разрешении SPI выводы MOSI, MISO, SCK и SS устанавливаются на ввод/вывод в соответствии с таблицей.

Таблица 16. Установка выводов SPI

Вывод	Направление в режиме ведущего	Направление в режиме ведомого
MOSI	Определяется пользователем	Вход
MISO	Вход	Определяется пользователем
SCK	Определяется пользователем	Вход
SS	Определяется пользователем	Вход

РАБОТА ВЫВОДА SS

Если SPI сконфигурирован как ведущий (установлен бит MSTR в SPCR), пользователь может задавать направление ввода для ножки SS. Ес­ли SS сконфигурирован на вывод, ножка работает как бит ввода/вывода общего назначения не влияющий на работу SPI. Если ножка сконфигуриро­вана на ввод, на нее необходимо подать высокий уровень, чтобы SPI ра­ботал в режиме ведущего. Если в режиме ведущего ножка SS установлена на ввод и внешним устройством устанавливается в низкий уровень, систе­мой SPI это воспринимается как выбор шины другим ведущим устройством и попытка передать данные ведомому. Для избежания конфликтов на шине си­стема SPI делает следующее:

1. Сбрасывается бит MSTR в SPCR, система SPI становится ведомой. При этом ножки MOSI и SCK становятся входами.

2. Устанавливается флаг SPIF в SPSR, если разрешены прерывания, будет исполнена программа обслуживания прерывания.

Таким образом если передача по SPI производится в режиме ведущего и существует возможность установки вывода SS в низкий уровень, преры­вание должно отслеживать установлен ли бит MSTR. Если бит MSTR будет сброшен при переходе в режим ведомого контроллера, обратно он должен быть установлен пользователем.

Если система SPI сконфигурирована как ведомая, вывод SS всегда является входом. Когда SS переводится в низкий уровень, система SPI активируется и ножка MISO, если это задано пользователем, становится выходом. Другие выводы являются входами. Если внешним устройством на вывод SS подан высокий уровень, все выводы становятся входами, а сис­тема SPI становится пассивной, т.е. не будет принимать данные.

Режимы обмена данными

Биты CPHA и CPOL определяют четыре комбинации фазы и полярности SCK относительно битов данных. Битом CPOL задается полярность импульсов на выводе SCK, при CPOL=0 полярность импульсов положительная, при от­сутствии импульсов на выводе удерживается низкий уровень. При CPOL=1 полярность импульсов отрицательная, при отсутствии импульсов на выходе высокий уровень. Битом CPHA задается фронт по которому обрабатываются биты данных. При CPHA=0 обработка происходит по переднему фронту им­пульсов SCK (для CPOL=0 переход из низкого уровня в высокий, для CPOL=1 - из высокого в низкий). При CPHA=1 обработка происходит по за­днему фронту импульсов SCK.

РЕГИСТР УПРАВЛЕНИЯ SPI – SPCR

0Dh(2Dh)	7	6	5	4	3	2	1	0
	SPIE	SPE	DORD	MSTR	CPOL	CPHA	SPR1	SPRO0
	RW	RW	RW	RW	RW	RW	RW	R W
Начальное значение	0	0	0	0	0	1	0	0

Бит 7 - SPIE - Разрешение прерываний от SPI - если этот бит установ­лен, при установке бита SPIF в регистре SPSR выполняется прерывание от SPI, если разрешены общие прерывания.

Бит 6 - SPE - Разрешение SPI - Этот бит должен быть установлен для осуществления любых операций по шине SPI.

Бит 5 - DORD - Порядок бит данных - Если этот бит установлен, при об­мене первым передается младший бит данных. Если бит сброшен – первым передается старший бит.

Бит 4 - MSTR - Выбор ведущего/ведомого - При установке этого бита ши­на SPI работает в режиме ведущего, при сбросе - в режиме ведомого. Ес­ли вывод SS сконфигурирован как вход и устанавливается в низкий уро­вень когда установлен бит MSTR, бит MSTR сбрасывается и устанавливает­ся бит SPIF в регистре SPSR. Для возобновления работы в режиме ведуще­го пользователь должен установить этот бит.

Бит 3 - CPOL - Полярность тактовых сигналов - Этим битом задается по­лярность импульсов на выводе SCK, при CPOL=0 полярность импульсов по­ложительная, при отсутствии импульсов на выводе удерживается низкий уровень. При CPOL=1 полярность импульсов отрицательная, при отсутствии импульсов на выходе высокий уровень.

Бит 2 - CPHA - Фазировка тактовых импульсов. - Этим битом задается фронт по которому обрабатываются биты данных. При CPHA=0 обработка происходит по переднему фронту импульсов SCK (для CPOL=0 переход из низкого уровня в высокий, для CPOL=1 - из высокого в низкий). При CPHA=1 обработка происходит по заднему фронту импульсов SCK.

Биты 1,0 - SPR1,SPR0 - Выбор тактовой частоты SPI. - Этими битами за­дается скорость работы SPI шины для ведущего устройства. Для ведомого контролерра установка этих бит не имеет значения. Соотношение тактовой частоты процессора и частоты SCK приведено в таблице:

Таблица 17. Соотношение между SCK и тактовой частотой процессора

SPR1	SPR0	Частота SCK	SPR1	SPR0	Частота SCK
0	0	Fck/4	1	0	Fck/64
0	1	Fck/16	1	1	Fck/128

РЕГИСТР СОСТОЯНИЯ
SPI
–
SPSR

0Eh(2Eh)	7	6	5	4	3	2	1	0
	SPIF	WCOL	-	-	-	-	-	-
	R	R	R	R	R	R	R	R
Начальное значение	0	0	0	0	0	1	0	0

Бит 7 - SPIF - флаг прерывания SPI. После завершения обмена устанав­ливается бит SPIF и генерируется прерывание, если установлен бит SPIE в SPCR и разрешены глобальные прерывания. Этот флаг устанавливается и в том случае, если на вывод SS, сконфигурированный как вход, подается низкий уровень, когда SPI работает в режиме ведущего. Флаг SPIF сбра­сывается аппаратно при выполнении соответствующего вектора прерывания. Кроме того бит SPIF, если он был установлен, сбрасывается при первом же чтении регистра SPSR и последующем доступе к регистру данных SPI.

Бит 6 - WCOL - Ошибка записи. - Этот бит устанавливается при записи в регистр SPDR во время обмена. Чтение регистра во время обмена дает не­верный результат, запись в него не производится. Так же как и бит SPIF, WCOL сбрасывается (если он был установлен) при первом же чтении регистра SPSR и последующем доступе к регистру SPDR.

Биты 5..0 - зарезервированы. В AT90S2333/4433 эти биты зарезервиро­ваны и всегда читаются как 0.

SPI интерфейс также используется для загрузки и чтения памяти программ и содержимого EEPROM процессора, программирование процессора через SPI интерфейс будет рассмотрено ниже.

РЕГИСТР ДАННЫХ SPI – SPDR

0Fh(2Fh)	7	6	5	4	3	2	1	0
	MSB							LSB
	RW	RW	RW	RW	RW	RW	RW	R W
Начальное значение	0	0	0	0	0	0	0	0

Регистр данных SPI доступен для чтения и записи и используется для обмена данными между набором регистров и регистром сдвига SPI. За­пись в регистр инициирует передачу данных. При чтении регистра читают­ся данные и буфера регистра сдвига.

УНИВЕРСАЛЬНЫЙ АСИНХРОННЫЙ ПРИЕМО-ПЕРЕДАТЧИК

В состав AT90S2333/4433 входит универсальный асинхронный приемо­передатчик (UART), его основные особенности:

- генерация произвольных значений скорости

- высокая скорость при низких тактовых частотах

- 8 или 9 бит данных

- фильтрация шума

- Определение переполнения

- Детектирование ошибки кадра

- Определение неверного стартового бита

- Три раздельных прерывания - завершение передачи, очистка регист­ра передачи и завершение приема.

- Режим мультипроцессорного обмена.

Передача данных

Передача данных инициируется записью передаваемых данных в регистр ввода/вывода данных UART - UDR. Данные пересылаются из UDR в сдвиговый

регистр передатчика когда:

- новый символ записывается в UDR после того как был выдвинут стоповый бит для предыдущего символа. При этом сдвиговый регистр за­гружается сразу.

- новый символ записывается в UDR до того как выдвинут стоповый бит для предыдущего символа. При этом сдвиговый регистр записывается сразу после того, как будет выдвинут стоповый бит предыдущего символа.

При этом в регистре состояния UART - USR устанавливается бит-при­знак очистки регистра данных - UDRE/ Когда этот бит установлен, UART готов к приему следующего символа. При перезаписи UDR в 10(11)- разря­дный сдвиговый регистр, бит 0 сдвигового регистра обнуляется (старто­вый бит), а бит 9 или 10 устанавливается (стоповый бит). Если выбрано 9-битовое слово данных (установлен бит CHR9 в регистре UCR), бит TXB8 из UCR переписывается в 9-й бит сдвигового регистра передатчика.

После тактового импульса, следующего с частотой передачи, старто­вый бит выдвигается на вывод TXD. Затем выдвигаются данные, начиная с младшего бита. После того как выдвинут стоповый бит, в сдвиговый ре­гистр загружаются новые данные, если они были записаны в UDR во время передачи. При загрузке устанавливается бит UDRE. Если до выдвижения стопового бита в регистр UDR не поступают новые данные, UDRE остается установленным до последующей записи UDR. Если новые данные не поступили и на выводе TXD появляется стоповый бит, в регистре USR устанавливает­ся флаг окончания передачи - TXC.

Установка бита TXEN в UCR разрешает работу передатчика. При очис­тке бита TXEN, вывод PD1 можно использовать для ввода/вывода данных. Если бит TXEN установлен, передатчик UART подключен к выводу PD1 неза­висимо от установки бита DDD1 в регистре DDRD.

Прием данных

Логическая схема приемника обрабатывает сигнал на выводе RXD с частотой в 16 больше скорости передачи (для обработки одного бита при­нимаемой последовательности, производится 16 выборок входного сигна­ла). В состоянии ожидания одна выборка логического нуля интерпретиру­ется как спадающий фронт стартового бита, после чего запускается по­следовательность обнаружения стартового бита. Если в первой выборке сигнала обнаружен нулевой отсчет, приемник обрабатывает 8, 9 и 10 вы­борки сигнала на выводе RXD. Если хотя бы две из трех выборок равны логической единице, стартовый бит считается шумом и приемник ждет сле­дующего перехода из 1 в 0. Если обнаружен стартовый бит, начинается обработка бит данных. Решение об уровне данных также производится по 8, 9 и 10 выборкам вхо­дного сигнала, уровень входного сигнала определяется по равенству двух выборок. После того как уровень данных определен, данные вдвигаются в сдвиговый регистр приемника. Для определения стопового бита хотя бы две из трех выборок вход­ного сигнала должны быть равны 1. Если это условие не выполняется, в регистре USR устанавливается флаг ошибки кадра FE. Перед чтением дан­ных из регистра UDR пользователь должен проверять бит FE для обнаруже­ния ошибок кадра. Независимо от принятия правильного стопового бита по окончанию приема символа принятые данные переписываются в UDR и устанавливается флаг RXC в регистре USR. Физически регистр UDR состоит из двух отдель­ных регистров, один используется для передачи данных, другой - для приема. При чтении UDR происходит доступ к регистру приемника, при за­писи - к регистру передатчика. При обмене 9-битовыми данными 9-й бит принятых данных записывается в бит RXB8 регистра UCR. Если при приеме символа из регистра UDR не был прочитан предыду­щий символ, в регистре UCR устанавливается флаг переполнения - OR. Ус­тановка этого бита означает, что последний принятый байт данных не пе­реписывается из сдвигового регистра в регистр UDR и будет потерян. Бит OR буферирован и обновляется при чтении правильных данных из UDR. Та­ким образом, пользователь всегда может проверить состояние OR после чтения UDR и обнаружить происшедшее переполнение. При сбросе бита RXEN в регистре UCR прием данных запрещается. При этом вывод PD0 можно использовать для ввода/вывода общего назначения. При установке RXEN, приемник подключен к выводу PD0 независимо от со­стояния бита DDD0 в регистре DDRD.

Режим мультипроцессорного обмена Режим многопроцессорного обмена позволяет нескольким ведомым про­цессорам принимать данные от ведущего. Для этого сначала декодируется адресный байт, который определяет к какому из процессоров обращается ведущий.

Если ведомый процессор принял правильный адрес, последующие

байты он принимает как данные, в то время как остальные ведомые про­цессоры игнорируют принимаемые байты до приема следующего адреса. Для работы в режиме ведущего процессор должен установить 9-би­товый режим передачи (установлен бит CHR9 в UCSRB). Для передачи адре­сного байта девятый бит должен устанавливаться в 1, и сбрасываться для передачи байтов данных. В ведомых процессорах механизм приема слегка отличается для 8-ми и 9-ти битового режима приема. При приеме восьми бит (сброшен бит CHR9 в UCSRB), стоповый бит для адресного байта равен единице и равен нулю для байт данных. В 9-ти битовом режиме для адресного байта устанавли­вается 9-й бит, для байт данных он будет сброшен, стоповый бит всегда будет равен 1. Для обмена данными в многопроцессорном режиме необходимо выпол­нить следующую процедуру.

1. Все подчиненные процессоры устанавливают обмен в многопроцес­сорном режиме (установлен бит MPCM в UCSRA)

2. Ведущий процессор посылает адресный байт, все подчиненные про­цессоры читают и принимают этот байт. В ведомых процессорах устанавли­вается флаг RXC в UCSRA.

3. Каждый из ведомых процессоров читает регистр UDR и определяет был ли он выбран. Если процессор выбран, он сбрасывает флаг MPCM в UCSRA, иначе он будет ожидать следующего адресного байта.

4. Для каждого принятого байта данных в ведомом процессоре уста­навливается флаг завершения приема (RXC в UCSRA). Кроме того в 8-битовом режиме будет генерироваться ошибка кадра (FE в UCSRA), по­скольку стоповый бит будет равен 0. В других подчиненных процессорах

установлен бит MPCM, поэтому байты данных будут игнорироваться, ре­гистр UDR не записывается, флаги RXC и FE не устанавливаются.

5. После передачи последнего байта данных процесс повторяется с шага 2.

Управление UART

РЕГИСТР ВВОДА/ВЫВОДА UART

0Ch(2Ch)	7	6	5	4	3	2	1	0
	MSB							LSB
	RW	RW	RW	RW	RW	RW	RW	R W
Начальное значение	0	0	0	0	0	1	0	0

Физически регистр UDR является двумя отдельными регистрами, до­ступ к которым происходит по одному адресу. При записи происходит за­пись в регистр передатчика, при чтении - читается регистр приемника.

РЕГИСТР УПРАВЛЕНИЯ И СОСТОЯНИЯ UART (UСSRA)

0Bh(2Bh)	7	6	5	4	3	2	1	0
	RXC	TXC	UDRE	FE	OR	-	-	MPCM
	R	RW	R	RW	RW	RW	RW	R W
Начальное значение	0	0	1	0	0	1	0	0

Бит 7 - RXC - прием завершен. Этот бит устанавливается в 1 когда принятый символ переписывается из сдвигового регистра приемника в ре­гистр UDR. Бит устанавливается независимо от обнаружения ошибки кадра. Если установлен бит RXCIE в регистре UCR, при установке бита выполня­ется прерывание по завершению приема символа. RXC сбрасывается при чтении UDR. При использовании приема данных по прерыванию, обработчик прерывания должен читать регистр UDR для сброса RXC, иначе при выходе из прерывания оно будет вызвано снова.

Бит 6 - TXC - передача завершена. Этот бит устанавливается в 1 если символ из сдвигового регистра передатчика (включая стоповый бит) передан, а в регистр UDR не были записаны новые данные. Этот флаг осо­бенно полезен при полудуплексной связи, когда предающее устройство должно перейти в режим приема и освободить линию связи сразу по окон­чанию передачи. Если установлен бит TXIE в регистре UCR, при установке TXC выполняется прерывания по окончанию передачи. TXC сбрасывается ап­паратно при выполнении соответствующего вектора прерывания. Кроме то­го, бит можно сбросить записав в него 1.

Бит 5 - UDRE - регистр данных UART пуст. Этот бит устанавливается в 1 когда данные, записанные в UDR переписываются в регистр сдвига пе­редатчика. Установка этого бита означает, что передатчик готов принять следующий символ для передачи. Если установлен бит UDRIE в регистре UCR, при установке этого бита выполняется прерывание окончания переда­чи. Бит UDRE сбрасывается при записи регистра UDR. При использовании передачи управляемой прерыванием, подпрограмма обслуживания прерывания должна записывать UDR, чтобы сбросить бит UDRE, иначе при выходе из прерывания оно будет вызвано снова. При сб