OS MICROCONTROLADORES AVR ATMEL - NOÇÕES BÁSICAS

Os microcontroladores AVR da fabricante ATMEL são microcontroladores de 8 bits, desenvolvidos sob a tecnologia RISC - Reduced Instruction Set Computer (Computador com Set de Instruções Reduzido) e arquitetura HAWARD que separa a memória de dados da memória de programa. Desta forma um microcontrolador AVR tem um barramento para dados e outro para programa. Esta separação de barramentos permite uma maior velocidade no tratamento dos dados e do programa

Apenas para efeito de comparação, o microcontrolador 8051 Intel, por exemplo, foi desenvolvido sob tecnologia CISC – Complex Intruction Set Computer (Computador com Set de Instrução Complexo) e arquitetura Van Neuman, onde a memória de dados e programa não são separadas (trafegam por um mesmo barramento). Na figura abaixo temos um demonstrativo entre as duas arquiteturas descritas.

Um outro detalhe muito importante sobre a família AVR diz respeito à quantidade de ciclos de máquina necessários para se executar uma instrução. Esse fator determina a quantidade de MIPS (milhões de instruções por segundo) que um microcontrolador pode alcançar. Na família AVR um pulso de clock equivale a um ciclo de máquina. Como são necessários apenas um único ciclo de máquina para executar a maioria das instruções pertencentes ao seu instruction set, um AVR operando com um oscilador de 4 MHZ estará operando exatamente a 4 MIPS.

Essa informação é bastante interessante e deve ser levada em conta caso o leitor precise executar operações com grande performance (ou ainda, grandes velocidades) com um microcontrolador. Se compararmos um AVR a um microcontrolador 8051 e a um microcontrolador PIC16F, ambos com oscilador de 12 MHz, teríamos as seguintes velocidades, em MIPS, indicadas na tabela abaixo.

Microcontrolador com cristal externo de 12 MHZ

MIPS

AVR Atmel

12

PIC Microchip

03

8051 Intel

1

Como pode ser visto na tabela, a velocidade dos microcontroladores AVR é grande.

Uma outra facilidade muito interessante da família AVR diz respeito aos modos de gravação possíveis. Alguns microcontroladores AVR admitem até três modos de gravação: ISP - In-System, paralela e depuração (debug) via interface JTAG.

No modo ISP são necessários apenas quatro “ligações” com o microcontrolador para a sua gravação, leitura ou verificação. Veja estas ligações na tabela abaixo.

Nome da conexão

Função

MISO

Serial Out

Saída de dados

MOSI

Serial In

Entrada de dados

SCLK

Serial Clock

Clock de sincronismo

RESET

Controle do Reset

Observando os nomes das ligações necessárias é fácil concluir que o protocolo de transferência de dados segue o protocolo SPI, bastante comum em outros CIs.

No modo ISP não é necessário nenhuma “tensão específica” em qualquer dos pinos do microcontrolador para se efetuar a gravação. Uma outra grande vantagem deste modo, é que o mesmo é feito In-System, ou seja, diretamente no circuito onde o microcontrolador está instalado (respeitando-se algumas regras). Desta forma, não é necessário retirar o microcontrolador do circuito para gravá-lo. Essa vantagem reflete-se diretamente na velocidade de desenvolvimento. A grande maioria dos compiladores do mercado aceitam gravadores ISP e trazem o devido suporte aos mesmos. 

No modo paralelo são necessários outras ligações e o padrão de comunicação entre o gravador e o microcontrolador é feito de uma maneira diferente. Neste modo uma tensão “extra” é necessária em um dos pinos do microcontrolador. Gravadores neste formato são mais caros, pois são necessários componentes complexos (como um microcontrolador com o algoritmo necessário a gravação) em seus circuitos.

O modo de depuração e debug através de uma interface JTAG, permite que um programa seja depurado, diretamente no microcontrolador. Este tipo de gravador/debug é também mais caro, pelos mesmos motivos encontrados em um gravador do tipo paralelo.

Obs.: a maioria dos microcontroladores AVR possui as conexões descritas na tabela acima para gravação ISP e assim não é necessário investir em um gravador mais caro.

Os microcontroladores AVR também oferecem uma série de periféricos como Timers, Conversores Analógicos, Comparadores Analógicos, Canais para PWM, portas de comunicação USART, SPI e I2C, além de rede CAN, memória EEPROM, e muitos outros periféricos.

A linha de microcontroladores AVR é bastante diversificada e uma visita ao site da empresa ATMEL é de suma importância se você deseja aprofundar seus conhecimentos nos microcontroladores AVR ATMEL.

Neste site você encontrará um gravador para a linha AVR. Em breve atualizarei mais dados sobre os mesmos.