Apresentação sobre os Microcontroladores AVR, da Atmel, feita para a disciplina de Sist. Microprogramados, da Eng. de Teleinformática, UFC.

1. Sistemas Microprogramados
Microcontroladores AVR
Engenharia de Teleinformática – UFC
Alexandre Barros – 268037
Lila Maria Borges Silva – 268047
Líus Fontenelle Carneiro – 268040
Raphael Carvalho – 268048
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2. Agenda
Histórico e Contextualização
■
Arquitetura Geral
■
Famílias
■
AVR 8 Bits
■
AVR32
■
Características importantes
■
Ferramentas de Desenvolvimento
■
Aplicações
■
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3. Histórico
O microcontrolador foi concebido por dois
■
estudantes do Instituto Norueguês de Tecnologia
(NTH);
■ O primeiro MCU AVR foi desenvolvido, em 1996,
em uma ASIC House também na Noruega, onde
os dois estudantes eram estagiários;
■ Posteriormente eles fundaram a Atmel e
adquiriram a ASIC House;
■ AVR significava “Alf and Vegard RISC”
originalmente, sendo hoje tratado por “Advanced
Virtual RISC”.
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4. Contextualização
O AVR segue o mesmo nicho dos
■
microcontroladores da família PIC, mas com foco
maior na relação desempenho/consumo.
■ A Atmel possui grande participação no mercado
de embarcados e tecnologias que envolvam
semicondutores em geral. Com o AVR, a linhas
que se destacam são as desenvolvidas para
aplicações de escopo específico, como serão
mostradas a seguir.
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5. Arquitetura Geral
5

6. Famílias
AVR 8-Bit RISC
■
 tinyAVR
 megaAVR
 XMEGA
 Aplicações Específicas:
megaAVR com controlador LCD, USB, PWM, CAN, etc
➔
➔ FPSLIC (AVR com FPGA)
AVR32
■
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7. Famílias
7

8. Famílias
Portabilidade de código
■
Compatibilidade entre pinos e sua utilização em
■
software
■ Somente um conjunto de ferramentas de
desenvolvimento
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9. tinyAVR
Memória de programas: 1-8 KB
■
Encapsulamento: 8-32 pinos
■
Conjunto limitado de periféricos
■
Alguns modelos possuem modificações para
■
atender requisitos de tempo real
AVR ATtiny13A (foto):
■
1KB Flash

64B SRAM

64B EEPROM

32B Registros

4 A/Ds de 10 bits

20 MIPS a 20 MHz

Tecnologia picoPower

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10. megaAVR
Possuem Debug On-Chip com JTAG
■
Bootloader independente
■
Memória Flash de auto-programação
■
Real Time Clock/Counter
■
Versões exclusivas para o aplicações automotivas, com
■
controle PWM, A/Ds e suporta a CAN (Controller Area
Network)
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11. XMEGA
Tecnologia Event System melhorada
■
4 canais de DMA
■
Resposta a restrições de temporização confiáveis
■
ADs e DAs de 12-bits
■
Suporta criptografia AES e DES no chip
■
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12. XMEGA
Desempenho do Event System:
■
Desempenho do DMA:
■
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13. Aplicações Específicas
Automative AVR
■
Aplicações de tempo real automotivas

AVR Z-Link
■
Comunicação sem-fio usando ZigBee, padrão em projetos de

automação
CAN AVR
■
Comunicação em redes usando o protocolo CAN

LCD AVR
■
Suporte em hardware para controle de LCDs

Smart Battery AVR
■
Recursos de proteção elétrica e checagens de parâmetros de

corrente e tensão para monitoramento, gerenciamento, proteção e
carga de baterias com 1 único chip
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14. Aplicações Específicas
FPSLIC (AVR com FPGA)
■
“Field Programmable System Level Integrated Circuits”

Permite estender o design do sistema a partir do microcontrolador,

definindo na FPGA como serão os periféricos adicionais
Permite reprogramar a FPGA on the fly

Modelos de 5 mil a 40 mil gates

A Atmel disponibiliza vários IP Cores prontos, dos mais variados tipos

de implementações, como I/O Buffers, FF, Mux/Demux, FIFO, etc.
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15. RTOS
Um detalhe interessante é que existem Sistemas
■
Operacionais de Tempo Real para os
microcontroladores AVR, inclusive da linha de 8
bits.
■ Os mais importantes:
AvrX (http://www.barello.net/avrx/)

Multitasking
➔
➔ FIFO com sincronia
FreeRTOS (http://www.freertos.org/)

Multitasking
➔
➔ Suspensão voluntária ou involuntária
csRTOS (http://www.circuitcellar.com/avr2004/DA3650.html)

Single Task
➔
“Cooperative Sharing”
➔
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16. AVR32
Arquitetura de 32 bits RISC
■
Foco em economia de energia
■
Barramentos Hi-speed independentes
■
Dynamic Frequency Scaling
■
Sub-divisões:
■
AP7 32-bit Application Processors

UC3 32-bit Flash Microcontrollers

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17. Suporte a Java no AVR32
A execução de parte dos bytecodes Java é feito
■
direto em hardware do AVR32 RISC
■ Instruções com semântica mais carregada é
capturada e enviada para a JVM executar via
software
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18. Suporte a Java no AVR32
18

19. Execução de um programa em Java
19

20. Características importantes
Memória Flash:
■
Uso de memória Flash em microcontroladores iniciou-

se com os primeiros AVR lançados;
Todos eles possuem recursos para utilizar a própria

memória como local de armazenamento de dados.
Boot loader:
■
Todos possuem um bootloader com várias

funcionalidades,
Torna possível atualizar o firmware com grande

facilitade, inclusive o próprio bootloader;
Facilita muito a implantação de um projeto com muitos

microcontroladores.
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21. Características importantes
RISC:
■
Todos são realmente RISC, executando 1 instrução

por ciclo de clock;
Esse fato mostra uma grande previsibilidade e

velocidade na execução dos programas, levando a
uma relação direta de MIPS e MHz;
Essa diferença faz com que seu uso se estenda por

áreas onde há restrições de temporização e sincronia,
como:
Sistemas de Tempo Real;
➔
➔ Processamento Digital de Sinais e Imagens;
➔ Codificação e Decodificação em geral;
➔ Gateway de rede.
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22. Ferramentas de Desenvolvimento
Linguagens de Desenvolvimento de Firmware:
■
Assembly (AVR Assembler Site http://avr-asm.tripod.com/)

Ada (Projeto AVR-Ada http://avr-ada.sourceforge.net/)

BASIC (Compilador e IDE http://www.mcselec.com/)

C/C++ (Projeto GCC http://gcc.gnu.org/)

Java (MCU Java Source http://mcujavasource.sourceforge.net/)

Pascal (AVRco IDE http://e-lab.de/)

Python (Projeto PyMite http://pymite.python-hosting.com/wiki/PyMite)

AVR Technical Library DVD
■
Todo o material disponível para os desenvolvedores

reunidos em um DVD, com datasheets, referências de
desenvolvimento de software e hardware para todos
os modelos, etc.
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23. AVR32 Studio
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24. Aplicações
Segurança Aeronáutica
■
Projeto OCAS

Indústria Automobilística
■
Projetos de Referência
■
Arduino (http://www.arduino.cc)

Projeto de Design de referência para placa de
desenvolvimento para as mais variadas aplicações. Existem
atualmente muitas variações de layout baseadas no mesmo
projeto.
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25. Projeto OCAS
Objetivo: Evitar colisões no espaço aéreo, entre
■
avisões e barreiras físicas, como linhas de força.
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26. Projeto OCAS
Desafios: Upgrade de Firmware dos AVRs
■
26

27. Arduino
Arduino com Wiimotes e Nunchucks
■
Página do projeto: http://www.tinker.it/en/Tutorials/WiiNunchuck

Download da documentação e firmware.

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28. Arduino
AVR In System Programmer (ISP)
■
Página do Projeto (http://tinyurl.com/2y9adx)

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29. Outros Projetos
Várias iniciativas utilizando o AVR em sensores
■
diversos, geração e detecção de som e outros
sinais, devido à sua temporização previsível e
confiável.
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30. Microcontroladores AVR
Fim
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