AVRマイコンについて - kumikomi-yitjc @ ウィキ

(米)アトメル（Atmel Corporation）が開発したマイクロコントローラの総称。RISCベースの8ビットマイクロコントローラの総称。
１９９６年に開発された。H8やPICの様に、メモリ、タイマ、I/Oなどの周辺ハードウエアをワンチップ化し、インサーキットプログラミング(ISP)も可能であるため、電子工作を行う人の間で人気がある。

・C言語によるプログラミング化可能
・ハーバード・アーキテクチャを採用
・FlashROMを内蔵
・ほぼ、1clockで1命令を実行（クロック周波数≒命令実行数）

などの特徴がある。

本実習では、この中でもATmega32U4という型番のマイクロコントローラを用いて実習を行う。

主な特徴は、下記の通り（英文じゃ）

Features ●High Performance, Low Power AVR®8-Bit Microcontroller ●Advanced RISC Architecture – 135 Powerful Instructions – Most Single Clock Cycle Execution – 32 x 8 General Purpose Working Registers – Fully Static Operation – Up to 16 MIPS Throughput at 16 MHz – On-Chip 2-cycle Multiplier ●Non-volatile Program and Data Memories – 16/32K Bytes of In-System Self-Programmable Flash (ATmega16U4/ATmega32U4) – 1.25/2.5K Bytes Internal SRAM (ATmega16U4/ATmega32U4) – 512Bytes/1K Bytes Internal EEPROM (ATmega16U4/ATmega32U4) – Write/Erase Cycles: 10,000 Flash/100,000 EEPROM – Data retention: 20 years at 85°C/ 100 years at 25°C – Optional Boot Code Section with Independent Lock Bits        In-System Programming by On-chip Boot Program        True Read-While-Write Operation        All supplied parts are preprogramed with a default USB bootloader – Programming Lock for Software Security ●JTAG (IEEE std. 1149.1 compliant) Interface   – Boundary-scan Capabilities A ccording to the JTAG Standard   – Extensive On-chip Debug Support   – Programming of Flash, EEPROM, Fuses, and　Lock Bits through the JTAG Interface ●USB 2.0 Full-speed/Low Speed Device Module with Interrupt on Transfer Completion 　– Complies fully with Universal Serial Bus Specification Rev 2.0   – Supports data transfer rates up to 12 Mbit/s and 1.5 Mbit/s   – Endpoint 0 for Control Transfers: up to 64-bytes   – 6 Programmable Endpoints with IN or Out Directions and with Bulk, Interrupt or Isochronous Transfers   – Configurable Endpoints size up to 256 bytes in double bank mode   – Fully independent 832 bytes USB DPRAM for endpoint memory allocation   – Suspend/Resume Interrupts   – CPU Reset possible on USB Bus Reset detection   – 48 MHz from PLL for Full-speed Bus Operation   – USB Bus Connection/Disconnection on Microcontroller Request   – Crystal-less operation for Low Speed mode ●Peripheral Features   – On-chip PLL for USB and High Speed Timer: 32 up to 96 MHz operation   – One 8-bit Timer/Counter with Separate Prescaler and Compare Mode   – Two 16-bit Timer/Counter with Separate Prescaler, Compare- and Capture Mode   – One 10-bit High-Speed Timer/Counter with PLL (64 MHz) and Compare Mode   – Four 8-bit PWM Channels   – Four PWM Channels with Programmable Resolution from 2 to 16 Bits   – Six PWM Channels for High Speed Operation, with Programmable Resolution from 2 to 11 Bits   – Output Compare Modulator   – 12-channels, 10-bit ADC (features Differential Channels with Programmable Gain)   – Programmable Serial USART with Hardware Flow Control   – Master/Slave SPI Serial Interface   – Byte Oriented 2-wire Serial Interface   – Programmable Watchdog Timer with Separate On-chip Oscillator   – On-chip Analog Comparator   – Interrupt and Wake-up on Pin Change   – On-chip Temperature Sensor ●Special Microcontroller Features   – Power-on Reset and Programmable Brown-out Detection   – Internal 8 MHz Calibrated Oscillator   – Internal clock prescaler & On-the-fly Clock Switching (Int RC / Ext Osc)   – External and Internal Interrupt Sources   – Six Sleep Modes: Idle, ADC Noise Reduction, Power-save, Power-down, Standby,and Extended Standby ●I/O and Packages   – All I/O combine CMOS outputs and LVTTL inputs   – 26 Programmable I/O Lines   – 44-lead TQFP Package, 10x10mm   – 44-lead QFN Package, 7x7mm ●Operating Voltages – 2.7 - 5.5V ●Operating temperature – Industrial (-40°C to +85°C) ●Maximum Frequency   – 8 MHz at 2.7V - Industrial range   – 16 MHz at 4.5V - Industrial range

■ 日本語での仕様（一部）

■ ICパッケージの外観とピン配置は、以下の通り（参考までに）

■ マイコンの内部構造（ブロックダイアグラム）

 

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 実習で用いるマイコンボード

ストロベリーリナックスという会社が「ダビンチ32U」という名称で販売しているボードを用いる。
外観は、以下の通り。

■各ピンの機能は、以下の通り

【注意】

1. PORTFはJTAG（プログラミングやデバッグを行う機能）と共用になっているため、ユーザが使用する場合は、以下の様な設定が必要。

   MCUCR = 0x80; MCUCR = 0x80;　// 必ず2回、行う事

2. POETEのビット2(PE2)は、ブートローダの起動選択用で、47Kohmでプルアップされているため、プルダウンしたり、GND間にデバイスを接続したりしない事。（誤動作の原因となる）。
3. 本ボードはデフォルトでは、クロックが1MHz動作となっている。最大スピードである16MHzに設定したい場合は、以下のプログラムを実行する事。

   CLKPR = 0x80; CLKPR = 0;

■ボードの回路図

■Davinci32Uの詳細はこちら。
 

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電源の接続について

　マイコンボードに電源を供給する方法は２つある。

• USBケーブルによる
• 電池からの供給 （3～5V程度）

　両方を同時に使う事は、決して出来ない事に注意！！　最悪の場合、マイコンボードはおろか、パソコンを破壊する危険がある。（必ず片方だけの接続にすること）

　　USBケーブルから電顕供給を行う場合は、下図の様に、USBケーブルをコネクタに挿入する。正常に接続されれば、基板上のLEDが点灯する。

　この状態では、電源はUSBケーブルを介して、パソコンから供給される。また、基板上の+5V端子から、他の回路に電源を供給する事も出来る。この時は+5VとGND(-)にそれぞれ接続する事。

　電池から電源を供給する場合は、下図の様に電池のプラス側（赤い導線）を+5Vに、マイナス側（黒い導線）をGNDに接続する。
　間違っても逆向きに接続しないように。（逆向きに接続すると、ほぼ確実にマイコンを破壊する）

【注意】
　電池ボックスの取り扱いで、多くの事故が発生している。下図の様に、電池ボックスの導線の長さが同じであるため、気付かないうちに、導線がショートしてしまっている事がある。このような状態になると、導線や電池・電池ボックスが加熱・発煙（最悪、発火や破裂）などの事故を起こす。実際、起きている）
　なので、十分注意して取り扱う事。また、実習終了後は、事故防止のため、電池は必ず返却する事。