Introdução ao AVR Butterfly

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1 Introdução ao AVR Butterfly

2 AVR Butterfly O AVR Butterfly foi desenvolvido para demonstrar os benefícios e principais características dos microcontroladores AVR: A arquitetura AVR e do ATmega169 em particular Circuitos Low Power O encapsulamento MLF Como usar os seguintes periféricos LCD controller Memories # Flash, eeprom, sram, external Data Flash Communication interfaces # UART, SPI, USI Programming methods # Selfprogamming/ Bootloader, SPI, Parallel, JTAG Analog to Digital Converter (ADC) Timers/Counters # Real Time Counter (RTC) # Pulse Width Modulation (PWM) etc. Ele também serve como um kit de desenvolvimento para o ATmega169, e pode ser comprado e usado como um módulo de seu produto. Baixo preço. 19/07/2003 2

3 AVR Butterfly Visão Gráfica AVR Butterfly ATmega khz 19/07/2003 3

4 ATmega169 MLF ATmega169 16KB Flash 512B EEPROM 1KB Internal SRAM JTAG Interface 4 x 25 Segment LCD Driver Two 8-bit Timer/Counters One 16-bit Timer/Counter Real Time Counter Four PWM Channels 8-channel, 10-bit ADC USART SPI Universal Serial Interface Watchdog Timer Analog Comparator Power-on Reset and Brown-out Detection Internal Calibrated Oscillator Five Sleep Modes: Idle, ADC Noise Reduction, Power-save, Power-down, and Standby 53 Programmable I/O Lines and 1 Input Line 64-lead TQFP and 64-pad MLF Operating Voltage: V for ATmega169V V for ATmega169L Temperature Range: 0 C to 70 C Speed Grade: 0-1 MHz for ATmega169V 0-4 MHz for ATmega169L Ultra-Low Power Consumption Active Mode: # 1 MHz, 1.8V: 300µA # 32 khz, 1.8V: 20µA (including Oscillator) # 32 khz, 1.8V: TBD (including Oscillator and LCD) Power-down Mode: # 0.5µA at 1.8V 1 9 / 0 7 /

5 Entradas Joystick 4 direções 1 botão central UART Disponível em J406 Com conversores de nível # Apenas conecte TxD, RxD e GND # Vcc min 2.0V USI Disponível em J405 Usa 3 pinos: PE4,PE5,PE6 Se USI não é necessária então os pinos podem ser usados como IO Reset Junte os pinos 5 & 6 no conector ISP (J403) UART USI 19/07/2003 5

6 Medidas Analógicas Temperatura Termistor NTC em SMD (Negative Temperature Coefficient) thermistor Testado -10 Ł +60 deg Conectado ao ADC0 (PF0) Luz Através de LDR (Light Dependent Resistor) NSL19M51 CdS photoconductive cell Conectado ao ADC2 (PF2) Voltagem Conector de 2 pinos Leitura de voltage de 0-5V Conectado ao ADC1 (PF1) 19/07/2003 6

7 Saídas LCD (Liquid Crystal Display) Possui seis digitos de 14-segmentos, e alguns segmentos adicionais No total o display suporta 120 segmentos ATmega169 suporta 100 segments Alguns segmentos ligados como na STK502 Piezo-element Para alarme e musica Conectado ao Timer1 PWM Output A (PB5) 19/07/2003 7

8 Memória ATmega169 16Kbyte FLASH 512byte EEPROM 1Kbyte SRAM AT45DB041B 4Mbit data flash SPI interface Vcc V Low level drivers included Conectada ao SPI bus para programação externa 19/07/2003 8

9 Clock Real Time Counter (RTC) Cristal de 32kHz para hora e data Oscilador RC interno e calibrado Usa o prescaler para clocks de 31k-8MHz 19/07/2003 9

10 Alimentação Bateria tipo botão CR V 600mAh Usando alimentação externa GND e Vcc estão disponíveis em diversos pinos externos J400 & J401pin 9 & 10 # Parallel programming header J402 pin 2 & 4 # JTAG header J403 pin 6 & 2 # SPI header Uso da alimentação externa não carrega e bateria Remova a bateria ou use uma tensão maior que da bateria Vcc/GND 19/07/

11 Programando & debugando Bootloader UART Permite atualização do programa pelo PC sem nenhum componente externo Software usado: AVRprog (incluído no AVR Studio) JTAG Usa a UART (J406) No bootloader: Segure o botão ENTER e inicie PB PD o AVRprog Parallel ISP JTAG Programa e debuga On-Chip Os pinos JTAG (J402) do lado de trás do PCB Usa uma fonte externa para JTAGICE por causa do consumo mais alto Sempre aperte stop debugging no AVR Studio para desabilitar o OCD fuse In System Programming (ISP) STK500 Conecta o ISP6PIN ao barramento SPI (J403) Note que o ATmega169 usa PB0 para controlar a data flash externa Parallel programming (High voltage) STK500 # Na placa, mova os resistores de 0ohm: R404 a R403 e R203 a R204 e faça# Estas conecções entre o STK500 e o Butterfly Butterfly: STK500 AVR Butterfly PROGCTRL J401 (PORTD) PROGDATA J400 (PORTB) BSEL2.1 J402.8 (JTAG) XTAL1.1 J (JTAG) 19/07/

12 Firmware incluso Escrito em IAR EWAVR Todo o código fonte incluído Código do Bootloader Códigos de aplicação State machine Features included # Name-tag # Clock (date) # Temperature measurements # Light measurements # Voltage readings # Play tunes/melodies # Auto power save # Adjust LCD contrast Mais funções podem ser adicionadas.... # Calculadora # Reminder function # Alarmes (daily alarms, kitchen-timers, etc...) # Play tunes/melodies (Karaoke-function) # With the 4Mbit dataflash one can store large amount of data. Some examples: AVR Info bank (Basic info on all AVR-parts) Your local bus-table Melodies /07/

13 Bootloader Permite a gravação a partir do PC sem nenhum componente externo. Baseado no appnote AVR109: Self Programming AVR Mas usa um novo modo mais eficiente para download. Usa o AVRprog para gravação Incluído com o AVR Studio Usa UART Usa o bloco de boot de 1024Byte Operação AVR programado para começar no bootloader Um botão em J403 pinos 5 & 6 para um reset (ou entrar no bootloader a partir de sua aplicação) O Bootloader entra no modo sleep # Power Save Mode Segure o botão ENTER quando iniciar o AVRprog, para fazer o download de sua aplicação pela UART. Pressione UP no joystick para sair do sleep e entrar na Aplicação Lockbits são usados para impedir erros # não é permitido escrever na seção do boot loader UART 19/07/

14 Menu de Aplicações Use o joystick para navegar pelo menu UP/DOWN AVR Butterfly Muda os itens do menu RIGHT Entra em um submenu LEFT Volta um nível Botão central é ENTER Executa um item do menu Time Music Clock Date "Fur Elise" "Mozart" "Minuet" "Sirene1" "Sirene2" "12:35:45" Adjust clock "03:04:25" Adjust date Name Temperature Voltage Light Options "Your Name" "+26 C" "2V3" "ADC28A" Display Bootloader Power Save Mode Auto Power Save Enter name Download name Adjust contrast Jump to Bootloader Press Enter to sleep Min 90 Min (...) Min 05 OFF 19 /0 7 /

15 Baixe um texto do PC para um crachá Conecte a RS-232 do PC na UART do Butterfly Use joystick para entrar no sub menu Download name e pressione ENTER para habilitar a UART Inicie qualquer programa de terminal no PC Use estes parâmetros: # Baudrate: # Databits: 8 # Parity: None # Stop bits: 1 Na janela do terminal: # <digite o texto> # Pressione ENTER ( ) O texto fica armazenado na eeprom e corre no display Armazena até 25 caracteres UART 19/07/

16 Consumo Os modos Sleep são usados para minimizar o consumo Normalmente Power Save Mode é usado. Mas Idle Mode é usado para: Piezo-element (playing tunes) Comunicação UART No modo Power Save Controlador LCD está rodando (se habilitado) O timer continua ativo # Usado para sair do modo sleep para Update do LCD Update do RTC Auto Power Save Desliga o controlador do display antes de entrar no modo sleep: Power Save Mode 19/07/

17 Consumo Consumo e estimativa de duração Tocando musicas (incl. text) Consumo: approx 400uA Duração (executando 24 hours por dia): approx 2 meses Mostrando texto no LCD Consumo: approx 35-40uA (depende se o texto está correndo ou não) Duração (24 horas por dia): mais de 1,5 ano No modo power save (apenas o RTC ativo) Consumo: approx 9uA Duração: aprox 7 anos 19/07/

18 Atmel AVR Butterfly