. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
AT91SAM7S - 1.díl: Seznámení s obvody
20. ledna 2009 | Pandatron | AT91SAM7S - 1.díl: Seznámení s obvody | Komentářů: 8  

AT91SAM7S - 1.díl: Seznámení s obvody

Úvodní díl seriálu o programování 32-bitových mikroprocesorů s jádrem ARM7 obsahuje základní seznámení s obvody této řady a jejich základními vlastnostmi a perifériemi.

Tímto prvním dílem začíná seriál o programování obvodů s jádrem ARM. Seriál bude především zaměřen na obvody řady AT91SAM7S od firmy Atmel s jádrem ARM7TDMI. Řada informací však bude platit i pro další řady těchto obvodů a to ať již jde o Low Power řadu AT91SAM7L, automobilovou řadu AT91SAM7A a další.
V seriálu budou použity především běžně dostupné vývojové kity a další vývojové prostředky tak, aby nebylo potřeba nic zdlouhavě zařizovat a bylo možné snadno dosáhnout kýženého cíle.

Co je ARM?
ARM (dříve „Advanced RISC Machine“) je 32 bitová mikroprocesorová RISC architektura tvořící jádro procesorů. Vyvinuta byla firmou ARM Limited a díky svým přednostem je dnes používána v mnoha embedded systémech. V dnešní době tvoří rodina mikroprocesorů založených na ARM již více než 75% všech 32 bitových embedded RISC procesorů, což z ní dělá nejpoužívanější 32 bitovou architekturu na světe. Setkat se s ARM technologií je tedy možné doslova na každém kroku a to ať se jedná o přenosné počítače (PDA), mobilní telefony, multimediální přehrávače či například herní konzole.

Z pohledu vývojáře nabízí použití ARM technologie hned celou řadu výhod. Jelikož se jedná pouze o jádro procesoru, které je využíváno již celou řadou výrobců, je velice usnadněna migrace i mezi zcela odlišnými typy obvodů. Další z podstatných výhod je dobrá dostupnost vývojových prostředí (IDE) i libovolně vybavených vývojových kitů.
32 bitové mikroprocesory založené na jádru ARM jsou navíc často bohatě vybaveny nejrůznějšími perifériemi nabízejícími mnohem více možností než jejich základní verze z obyčejných mikroprocesorů.

ARM7TDMI je jádro rodiny ARM, které je speciálně navrženo pro 32 bitové mikroprocesory. Těm jádro nabízí jak vysoký výkon, tak i velmi nízkou spotřebu a malou velikost čipu. Jádro navíc podporuje silné a rychlé 32 bitové ARM® instrukce, ale i zkrácené 16 bitové instrukce řady Thumb® nabízející úsporu programové paměti. Samotné jádro ARM7TDMI je postaveno na Von Neumannově architektuře se společnou 32-bitovou sběrnicí pro instrukce i data.


Obr. 1: Blokové schéma jádra ARM7TDMI

Pro zvýšení výkonu je v ARM7TDMI používán 3-stupňový pipeline vykonávající v jediném hodinovém cyklu naráz následující operace:

  • Fetch - vyzvednutí z pamětí instrukce č.3
  • Decode - dekódování instrukce č.2
  • Execute – zpracování nejstarší instrukce č.1

Díky tomu je možné při frekvenci 55MHz používané v obvodech řady AT91SAM7S pracovat s výkonem až 0,9MIPS/MHz.

Základní vlastnosti jádra ARM7TDMI tedy jsou:

  • 32bitový RISC procesor (redukovaná instrukční sada)
  • 0,18 mm technologie
  • napájení 1,8 V
  • příkon < 0,4 mW
  • pracovní frekvence 60-110 Mhz
  • architektura typu von Neumann (data i program v jednom adresovém prostoru)
  • 3 úrovňové zpracování instrukcí (pipeline)

AT91SAM7S
Je společné označení celé řady obvodů firmy Atmel, postavených na jádru ARM7TDMI. Díky tomuto spojení jsou mikroprocesory určeny i do náročnějších multimediálních aplikací. Avšak díky své nízké ceně a bohaté vybavenosti perifériemi jsou vhodné i do obyčejných aplikací, ve kterých je vyžadována například větší paměť či výpočetní výkon.


Obr. 3: AT91SAM7S32

Společnými vlastnostmi řady AT91SAM7S je:

  • Programová paměť Flash integrovaná na čipu o velikosti až 512kB (x8)
    - paměť umožňuje jednoinstrukční přístup až do frekvence 30MHz, při vyšší frekvenci je k ní automaticky přistupováno přes dvě instrukce
    - nízké programovací časy: 6ms pro programování jedné stránky a 15ms pro smazání celé paměti
    - rychlý programovací interface pro sériovou výrobu
    - 10000 zápisových cyklů s uchováním dat minimálně po dobu 10 let
    - zabezpečení paměti pomocí sektorových zámků či bezpečnostního bitu
  • Datová paměť SRAM o velikosti až 64kB
    - velice rychlá umožňující jednoinstrukční přístup i při maximální rychlosti
  • Memory Controller (MC)
    - integrovaný Flash kontrolér s detekcí poruchových stavů
  • Reset Controller (RSTC)
    - zajišťující Power-on Reset a výrobcem kalibrovaný Low-power Brown-out detektor
  • hodinový generátor (CKGR)
    - nízkoodběrový integrovaný RC oscilátor 3 až 20 MHz
    - integrovaný PLL násobič
  • Power Management Controller (PMC)
  • rozšířený kontrolér přerušení (AIC)
    - individuálně maskovatelné, 8 úrovní priorit
    - až dva externí zdroje přerušení
    - jeden rychlý zdroj přerušení
  • ladící jednotka (DBGU)
    - využívá klasický UART (pouze RxD a TxD)
  • Okénkový Watchdog (WDT)
    - programovatelný čítač chráněný 12-bitovým heslem
    - generuje Interrupt, nebo Reset
    - čítač může být zastavován při ladění procesoru, nebo v Idle Mode
  • až 11-kanálová DMA jednotka
    - umožňuje přenos dat mezi perifériemi a datovou pamětí
  • SAM-BA™ Boot Assistant
    - výchozí boot program uložený v nesmazatelné ROM paměti

    - dostupný SAM-BA uživatelský software pro Windows
  • IEEE® 1149.1 JTAG Boundary Scan
  • Napájecí napětí
    - integrovaný 1,8V regulátor, zatížitelný až 100 mA pro jádro a případné externí komponenty
    - 3,3V nebo 1,8V VDDIO napájení I/O budičů
    - samostatné 3,3V napájení VDDFLASH pro programovou paměť
    - 1,8V VDDCORE napájení jádra s Brown-out Detectorem
  • 5V tolerantní I/O piny, čtyři piny ze zvětšeným proudovým zatížením (16 mA)
  • plně statické operace zaručující funkci až do 55 MHz při 1.65V a 85°C
  • dostupné jak ve vývodovém LQFP, tak i bezvývodovém QFN pouzdru

Dále jsou mikroprocesory řady AT91SAM7S vybaveny následujícími perifériemi (samozřejmě záleží na konkrétním typu obvodu):

  • Periodic Interval Timer (PIT)
    - 20-bitový programovatelný čítač a 12-bitový periodický čítač
  • Real-time Timer (RTT)
    - volně běžící 32 bitový čítač s funkcí alarmu
    - zdroj hodin je samostatný interní RC oscilátor
  • 1x paralelní I/O kontrolér (PIOA)
    - až 32 uživatelský I/O pinů
    - každý pin je sdílen s maximálně dvěma perifériemi
    - individuálně konfigurovatelný Open-drain výstup, Pull-up rezistor a synchronně řízený výstup
  • USB 2.0 Full Speed (12 Mbits/s) port
    - integrovaný kompletní kontrolér včetně PHY
    - 328B konfigurovatelné FIFO
  • 1x Synchronní sériový kontrolér (SSC)
    - nezávislý zdroj hodin a blokový synchronizační signál pro každý přijímač a vysílač
    - podpora pro analogový I2S interface a časový multiplex
    - vysokorychlostní datový stream schopný přenášet i 32-bitová data
  • 2x „Universal Synchronous/Asynchronous Receiver Transmitters“ (USART)
    - individuální Baud Rate generátor, IrDA® modulátor/demodulátor
    - podpora pro ISO7816 T0/T1 Smart Card, hardwarový Handshaking i RS485 budiče
    - 1x USART s podporou plných (modemových) pinů
  • 1x Master/Slave Serial Peripheral Interface (SPI)
    - 8 až 16-bitová programovatelná délka dat
    - čtyři základní Chip Selects piny s možností multiplexu až na 16 pinů, programovatelná polarita CS pinů
  • 1x 3-kanálový 16-bitový Timer/Counter (TC)
    - až tři externí hodinové vstupy, dva víceúčelové I/O piny na kanál
    - dvojitý PWM generátor, Capture/Waveform Mode, Up/Down Capability
  • 1x 4-kanálový 16-bitový PWM kontrolér (PWMC)
  • 1x dvoudrátový interface (TWI)
    - pouze „Master Mode“ režim, podpora všech „Two-wire“ EEPROM pamětí Atmel
  • 1x 8-kanálový 10-bitový A/D převodník
    - čtyři kanály jsou sdíleny s I/O piny, zbylé čtyři jsou vyvedeny samostatně

Z předchozího stručného výčtu je vidět, že periférií mají obvody skutečně celou řadu. U jednotlivých je přitom dále možné nastavovat opět celou řadu možností a provozních stavů.

V následující tabulce je základní přehled v současné době vyráběných typů obvodů řady AT91SAM7S.

Označení mikroprocesoru Flash
(kB)
SRAM
(kB)
USB USART PDC TC I/O Pouzdro
AT91SAM7S16 16 4 0 1 9 2 21 LQFP/QFN 48
AT91SAM7S32 32 8 0 1 9 2 21 LQFP/QFN 48
AT91SAM7S321 32 8 1 2 11 3 32 LQFP/QFN 64
AT91SAM7S64 64 16 1 2 11 3 32 LQFP/QFN 64
AT91SAM7S128 128 32 1 2 11 3 32 LQFP/QFN 64
AT91SAM7S256 256 64 1 2 11 3 32 LQFP/QFN 64
AT91SAM7S512 512 64 1 2 11 3 32 LQFP/QFN 64

AT91SAM7S256
Je takovým základním obvodem celé této řady. Platí pro něho vše co bylo uvedeno ve výčtu vlastností a periférií výše, pouze programovou paměť má o velikosti 256kB. Bude tedy základním obvodem po několik následujících dílů seriálu a postupně na něm budou představeny jeho základní funkce a možnosti shodné však ve většinu obvodů této i podobné řady obvodů firmy Atmel s jádrem ARM7.

Dostupnost a cena:
Obvody řady AT91SAM7S a podobných je možné získat u všech větších distributorů elektronických součástek. Orientační cena obvodu AT91SAM7S256-AU z
Digikey je cca. 10USD/kus a cca. 7USD/100 kusů.

Obvody i vývojové kity použité v tomto seriálu je možné získat u firmy Kramara s.r.o..


Obr. 4: AT91SAM7S256-KIT

Použitá literatura:
ARM - The Architecture for the Digital World
(obr. 1)

Odkazy & Download:
ARM.com - http://arm.com

Wikipedia ARM7TDMI - http://en.wikipedia.org/wiki/ARM7TDMI

AT91SAM Microcontrollers - http://atmel.com/dyn/products/devices.asp?family_id=605
AT91SAM7S256 - http://atmel.com/dyn/products/product_card.asp?part_id=3524

AT91SAM7S256-KIT - http://kramara.com/?q=node/16

ARM pro začátečníky (BEN) - http://shop.ben.cz/cz/121300-arm-pro-zacatecniky.aspx







GooglePlus1 FaceBook Twitter del.icio.us DiGG Google StumbleUpon Google Buzz Email RSS PDF Tisk

Komentáře (8):

Zobrazit starší 30 dnů (8)...

host
8. Dne 03. 02. 2009 v 16:15 zaslal host
Bascom
Já ho používám už hodně dlouho a jsem s ním spokojenej. Je ve verzi jak pro klony x51 nebo AVR. Svého času jsem laškoval i s PICy, ale nakonec to vyhrál Atmel, možná právě díky Bascomu, protože v ničem jiném neumím :-)


Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
ID-12 - čtečka RFID
Modul čtečky bezkontaktní identifikace - RFID tagů s integrovanou anténou a dosahem 12 cm.
Skladem od 670 Kč

Informace uvedené v článcích jsou platné v době jejich vydání a samotné články jsou určeny pouze jako zdroj informací. Autor článku ani správce webu nenesou žádnou zodpovědnost za případné újmy na majetku a zdraví. Názvy společností a výrobků, loga a další multimediální materiál mohou být ochrannými známkami příslušných společností.
RSS kanály: | |
+420 723 846 377
info@pandatron.cz
Všechna práva vyhrazena | mobilní verze | © Copyright 2000 - 2016 ISSN 1803-6007