ATMEGA169 CHIP: PIN-LAYOUT
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ATmega169 Chip: Pin-Layout
Die logische Schnittstelle
der Funktionseinheit MCU
(Microcontroller Unit)
entspricht der
physikalischen Schnittstelle
der Baueinheit (Chip).
Für die Maschinenbefehle
sind nur die Ports mit ihren
drei speziellen Registern
adressierbar, um aus der
umgebenden Schaltung
Signale einzugeben und zur
umgebenden Schaltung
Signale auszugeben.
Für die Anwendung werden
an den Ports spezielle
Anwendungsfunktionen
unterstützt.
Das Butterfly-Modul als Anwendungsszenario Der Aufbau eines Evaluation-Kit als Entwurfsbeispiel für die schaltungs- technische Anwendung eines Mikrocontrollers
Stromversorgung, Reset und Quarz für Real Time Clock
CPU Clock und Real Time Clock
Im Sleep-Mode sind die
abgeleiteten Systemtakte
abgeschaltet.
Es gibt Anwendungen, bei denen die
Taktung unabhängig vom Sleep-Mode
wirksam bleiben muss.
An den betroffe-
nen Einheiten
(LCD-C und allein
T/C2) ist die RT-
oder die Der Systemtakt wird mit einem
Systemtaktung RC-Oszillator gebildet, der im
einstellbar. Prescaler durch n = 2^i,
i= 0,1 ..,8 geteilt werden kann.
Dataflash Das Dataflash ist über das PortB erreichbar, an dem es mehrere alternative Funktionen gibt.
Alternative Funktionen an PortB (1) Außer der Interface-Funktion für das Dataflash: Interface-Funktion für zwei spezielle Sockel.
Alternative Funktionen an PortB (2) Außerdem Interface-Funktion für den Joystick
Alternative Funktionen an PortB (3) Für eine Anwendung des Butterfly-Moduls braucht man ein Port mit frei verfügbaren Bits für die Ausgabe von Steuersignalen bzw. für die Eingabe von Statussignalen. Ist Port B geeignet? Dazu muss alle alternativen Funktionen von PortB feststellen und untersuchen, ob sie bei der Anwendung bis auf die gewünschte ausgeschlossen werden können. Um das Modul für die Anwendung vorzubereiten, muss man Programme in den nicht-flüchtigen Speicher der MCU laden. Das ist mit dem ISP-Interface möglich.
Alternative Funktionen an PortB (4) Beim Programmieren der nicht- flüchtigen Speicher in der MCU ist die Programmiereinheit der Master und die MCU der Slave.
Alternative Funktionen an PortB (5) Wenn die Speicher der MCU programmiert mit ISP programmiert werden, ist die MCU im Slave Mode. Wenn die MCU das Dataflash programmiert, ist sie im Master-Mode, das Dataflash ist Slave. Die Signalrichtungen bei den beiden Modi sind zueinander invers.
Alternative Funktionen an PortB (6) Für das PortB können außer der normalen Funktion als binäre Ein/Ausgabe-Pins zwei alternative Funktionen ausgewählt werden: Neben der Verwendung als sog. SPI-Interface (Serial Programming Interface) ist die Ausgabe der Output-Compare-Signale der Timer/Counter0/1/2 vorgesehen. Als zusätzliche Alternative gibt es die Möglichkeit, die Pins zur Eingabe externer Interrupt-Requests zu verwenden.
Alternative Funktionen an PortB (7) Es interessiert, wie intern zwischen den Verwendungen umgeschaltet wird. Wenn nicht die normale binäre Ein/Ausgabe-Funktion an den Pins wirksam werden soll, sondern die alter- native(n), dann müssen die Betriebsbedingungen der Pins entsprechend einstellbar sein. Im normalen Betrieb sind die Multiplexer auf die Eingänge 0 gestellt, im alternativen Betrieb auf die Eingänge 1. Im alternativen Betrieb ist jeder möglichen Betriebs- alternative eine eindeutige Kombination von Steuer- werten zugeordnet.
Alternative Funktionen an PortB (8)
Welche Kombination der Steuerwerte an den Pins von PortB wirksam wird, hängt
von den Enable-Signalen ab.
Wenn keines der Enable-
Signale 1 ist, ergibt sich
die normale Funktion.
Die charakteristischen
Enable-Signale erzeugen
jeweils die alternative
Funktion der Pins:
OCnxENABLE=1 schaltet
die OCnx-Signale auf;
PCINT1=1 bedeutet
Empfang der Request-
Signale bzw. Lesen über
das SPI-Interface;
SPE=1 bedeutet die
Programmierung über
Auszug, sonst siehe Datenblatt das SPI-Interface;Alternative Funktionen an PortB (9) Die ENABLE-Signale ergeben sich durch Einstellung der Control-Register. 1. Die OCnx ENABLE Signale sind (im Datenblatt nicht erklärte) interne Signale. Sinnvollerweise sollten sie spätestens dann 1 werden, wenn der Zähler zu zählen beginnt, sobald man z.B. am Multiplexer des Prescalers einen Takt durchschaltet. 2. Das 1-Setzen des PCIE1-Bits im External Interrupt Mask Register bedeutet die Auswahl der Funktion: Interrupt Requests PCINT8-15 über PortB (PCIE0 = lnterrupt Requests PINT0-7 über PortE) 3. Das 1-Setzen des SPE-Bits im Serial Programming Control Register bedeutet die Auswahl der Funktion: Serial Programming (SPIE = Serial Programming Interrupt Enable)
Alternative Funktionen an PortB (10) Es genüge, dass die Pins von PortB nach dem Programmieren der nicht- flüchtigen Speicher für die Anwendung frei verwendbar sind. Die Pins B.0 bis B.3 sind also frei. Der Joystick belegt die Pins B.4 bis B.7 außer dem Pin B.5. Der Joystick ist eine nützliche Eingabeeinheit. Es bleibt noch Pin B.5. Der Joystick macht die Nutzung der Timer/Counter- Compare-Ausgänge unmöglich, bis auf den Ausgang OC1A, der auf Pin B.5 liegt. Damit hat man einen Ausgang, der als PWM-Signal nutzbar ist. Das wird für eine nütz- liche Ausgabeeinheit auf dem Modul genutzt: ein Piezo-Element für akustische Ausgaben.
Alternative Funktionen an PortE (1) Für die Datenkommunikation mit einem PC braucht man den Anschluss über die Standard- Schnittstelle RS232. Baudrate: 19200 Datenbits: 8 Parität: keine Stop bits: 1
Alternative Funktionen an PortE (2) Für die Signalanpassung ist folgende Schaltung vorgesehen.
Alternative Funktionen an PortE
Außer dem Interface für eine (beschränkt schnelle 19KBaud) asynchrone bit-
serielle Übertragung ist noch ein Anschluss für eine (schnellere) synchrone
bitserielle Übertragung vorgesehen (Universal Serial Interface USI).
USI (siehe Datenblatt) ist eine spezielle
Anwendung, so dass bei Ausschluss von USI
die Pins E.4 bis E.6 frei sind.Alternative Funktionen an PortA, C, D und G
PortA, C, D und G sind
vollständig mit LCD-
Funktionen belegt, sowie
G.1 und G.4 (G.5 Reset).Alternative Funktionen an PortG (G.3, G.4) An den Pins G.3 und G.4 sind die Eingänge für die externen Clocks der Timer als alternative Funktion vorgesehen. Im Kontext der Butterfly-Anwendungen kann man leicht auf diese Funktion zugunsten der LCD-Funktion verzichten.
Alternative Funktionen an PortF, Pins F.4 bis F.7 (1) Über den JTAG-Anschluss ist das on-line Debugging mit einem In-Circuit-Emulator möglich.
Alternative Funktionen an PortF (2) Verzichtet man auf die Anwendung der Testfunktionen, so bleibt auf allen Pins von PortF die Anwendung für analoge Größen oder für binäre Größen. Die freie Wahl, die Pins von PortF entweder mit einer analogen oder einer binären Größe zu belegen, bleibt nur für die Pins F.4 bis F.7 . Die Pins F.0 bis F.3 sind mit analogen Größen von Einheiten auf dem Modul belegt.
Alternative Funktionen an PortF (3) Grundsätzlich trennt man die Versorgungsspannung und das Bezugspotential für analoge Größen von denen für binäre Größen. Deshalb sind an der MCU die Eingänge AVCC und AGND vorgesehen. Auf dem Butterfly-Modul sind die Bezugspotentiale verbunden. Die analoge Versorgungsspannung wird aus der Batterie-Spannung gewonnen, wobei eine LC-Kombination die Spannung stabilisieren soll.
Temperaturmessung an Pin F.0
Elektrische Widerstände ändern
mit der Temperatur ihren Wider-
standswert: im allgemeinen wird
er mit steigender Temperatur
größer. Es gibt aber besonders
temperaturempfindliche, bei
denen es umgekehrt ist. Wenn
man diese in einen Spannungs-
teiler schaltet, wird der tempe-
raturabhängige Widerstand in
einen analogen Spannungswert
gewandelt.Spannungsmessung an Pin F.1
Über einen Spannungsteiler wird eine zu
messende SpannungLichtmessung an Pin F.2 Es gibt Widerstände, deren Widerstandswert sich mit einfallender Lichtstärke ändert. Mit Hilfe eines Spannungsteilers lässt sich die Widerstandsänderung in eine analoge Spannungsänderung wandeln, die man durch Messung der Spannung am Widerstand erfassen kann.
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