Mikrokontrolery AVR z technologiami z PICów

W ostatnich latach byliśmy świadkami licznych fuzji na rynku elektroniki. O ile dla młodszych inżynierów wydarzenia te często nie wiążą się z żadnymi emocjami, to bardziej doświadczeni elektronicy nierzadko martwią się o konkurencję na rynku oraz o los technologii i rodzin produktów, które były specyficzne dla pochłanianego producenta. Bywa jednak i tak, że fuzja przynosi bardzo ciekawe korzyści, czego świetnym przykładem jest rozwój niewielkich mikrokontrolerów AVR, a więc rodziny należącej obecnie do Microchipa.

Mikrokontrolery AVR produkowane przez Atmela miały niemałą rzeszę miłośników, którzy cenili je m.in. za łatwość obsługi. Szczególną popularność zaskarbiły sobie w Polsce dzięki dostępności obszernej, polskojęzycznej literatury na ich temat oraz wielu bezpłatnych narzędzi. Dlatego wielu elektroników obawiało się, że pochłonięcie Atmela przez Microchip wykończy tę rodzinę układów. W rzeczywistości stało się jednak inaczej.

Synergia

Po fuzji Atmela z Microchipem koncern zdecydował się nie tylko zachować układy AVR w ofercie, ale i rozbudować je na swój sposób. Wykorzystał w tym celu opracowane wcześniej technologie, które jak dotąd były zarezerwowane tylko dla MCU z rodziny PIC. W efekcie na rynku mamy teraz nie tylko klasyczne PICe i AVRy, ale i nowe AVRy z funkcjami prosto z PICów, a więc z połączenia ze sobą dwóch firm powstało dodatkowo coś, co wcześniej nie mogło zaistnieć. Istna synergia.

Nowe ATTiny

Microchip zdecydował, że modernizację rodziny AVR zacznie od malutkich, 8-bitowych ATTiny. Układy, które w niedawnym czasie ukazały się na rynku, wniosły silny powiew świeżości do tej grupy. Pierwszą ze zmian jest wbudowanie aż 9 kanałów dotykowych ze sterownikiem PTC (Peripheral Touch Controller) w układach serii ATTiny816 i ATTiny817. Oznacza to, że aby obsługiwać przyciski i suwaki dotykowe, podłączone bezpośrednio do portów mikrokontrolera, wystarczy skorzystać z gotowej biblioteki QTouch, bez konieczności używania jakiegokolwiek układu zewnętrznego.

Drugą z nowości jest wprowadzenie interfejsu PDI (Program Debug Interface), a więc dwupinowego podłączenia, które ułatwia proces projektowania płytek drukowanych. Pozwala on na programowanie i debugowanie mikrokontrolerów. Żaden układ ATTiny dotąd nie obsługiwał PDI. Osoby korzystające z układów PIC chwalą sobie dostępność peryferiów niezależnych od rdzenia, określanych angielskim skrótem „CIP”, a więc Core Independent Peripherals. Idea polega na tym, by obwody peryferyjne nie tylko pracowały samodzielnie, ale też komunikowały się wzajemnie ze sobą, bez potrzeby obciążania głównej jednostki obliczeniowej.

Taka architektura sprawia, że kompletny program działa szybciej (czasem znacząco szybciej), a do tego jest mniej skomplikowany i przez to łatwiejszy do napisania. Mechanizm ten pojawił się w najnowszych układach ATTiny, a więc teraz i programiści AVRów mogą przekazywać sygnały pomiędzy obwodami peryferyjnymi bez „zawracania głowy” jednostce arytmetyczno-logicznej. To nie wszystko, bo w każdym z nowych mikrokontrolerów zaimplementowano sprzętowe interfejsy UART/USART, I2C oraz SPI, a więc znacząco rozszerzono możliwości wyboru metody komunikacji z otoczeniem. Rdzeń każdego z tych układów może być taktowany z zegarem do 20 MHz i obsługuje do 6 kanałów PWM, pracujących w oparciu o niezależne, 16-bitowe timery. Dodatkowo, każde wyprowadzenie może też służyć jako źródło przerwania zewnętrznego, co ułatwia projektowanie schematów PCB. Ma w tym swój udział właśnie mechanizm CIP, który pozwala na swobodne przekierowywanie sygnałów pomiędzy peryferiami i wyprowadzeniami.

Wszystkie omawiane układy ATTiny zostały też wyposażone w konfigurowalne komórki logiczne (CCL/CLC), znane dotąd z układów PIC. Są to jedne z peryferiów niezależnych od rdzenia, które pozwalają realizować operacje logiczne, bez potrzeby odwoływania się do rdzenia, a więc znacznie szybciej niż programowo. Każdy z nowych ATTiny ma po jednej takiej komórce, która może pełnić rolę przerzutnika JK, SR albo D oraz kilku połączonych ze sobą bramek logicznych, których funkcje ustala się za pomocą rejestrów konfiguracyjnych.

Efekty

W związku z powyższymi zmianami, nowe mikrokontrolery ATTiny stają się układami o naprawdę dużych możliwościach, które – co ciekawe – w licznych sytuacjach mogą się sprawdzić lepiej niż większe mikrokontrolery z rodziny ATMega. Warto też dodać, że mikrokontrolery serii ATTiny1617 są kompatybilne pod względem wyprowadzeń z układami ATTiny817, ale zawierają wbudowaną dwukrotnie większą pamięć Flash (16 kB). Oprócz tego mają 256 B emulowanej pamięci EEPROM oraz 2 kB pamięci SRAM. Omawiane układ ATTiny zostały zebrane w tabeli 1 . Do ich cech wspólnych należą:

• 8-bitowa architektura AVR,
• taktowanie zegarem do 20 MHz,
• multipleksery i demultipleksery na wyprowadzeniach, co pozwala na swobodne przekierowywanie sygnałów,
• wbudowany oscylator 32 kHz,
• dostępny watchdog timer,
• 10-bitowa rozdzielczość przetworników analogowo-cyfrowych,
• 8-bitowa rozdzielczość przetworników cyfrowo-analogowych,
• wbudowane źródło napięcia odniesienia,
• 9/6 wyjść PWM (zwykłych i Capture/Compare/PWM),
• po jednym interfejsie UART, SPI i I2C,
• brak interfejsów USB, CAN, Ethernet, LIN, IrDA i portów równoległych,
• 1 konfigurowalna komórka logiczna (CCL/CLC),
• możliwość pracy w temperaturze od –40°C do +105°C oraz do +125°C (w każdej obudowie są 2 wersje temp.),
• zasilanie od 1,8 V do 5,5 V,
• bardzo atrakcyjny poziom cenowy.

Podsumowanie

Układy ATTiny można nabyć w firmie Micros, która oferuje mikrokontrolery i zestawy deweloperskie takich firm jak: ST Microelectronics, Microchip, Texas Instruments, NXP, Silicon Labs i inne.

Źródło:  "Elektronika Praktyczna" 2018/7, s. 64-66.