3.3.1.Регистровый файл быстрого доступа

Следующая отличительная черта архитектуры микроконтроллеров AVR - регистровый файл быстрого доступа, структурная схема которого показана на рис. 4. Каждый из 32-х регистров общего назначения длиной 1 байт непосредственно связан с арифметико-логическим устройством (ALU) процессора. Другими словами, в AVR существует 32 регистра - аккумулятора (сравните, например, с MCS51). Это обстоятельство позволяет в сочетании с конвейерной обработкой выполнять одну операцию в ALU за один машинный цикл. Так, два операнда извлекаются из регистрового файла, выполняется команда и результат записывается обратно в регистровый файл в течение только одного машинного цикла.

Рис. 3. Сравнительная характеристика некоторых микропроцессорных платформ

Шесть из 32-х регистров файла могут использоваться как три 16-разрядных указателя адреса при косвенной адресации данных. Один из этих указателей (Z Pointer) применяется также для доступа к данным, записанным в памяти программ микроконтроллера. Использование трех 16-битных указателей (X, Y и Z Pointers) существенно повышает скорость пересылки данных при работе прикладной программы.

Рис. 4. Регистровый файл

Регистровый файл занимает младшие 32 байта в общем адресном пространстве SRAM AVR. Такое архитектурное решение позволяет получать доступ к быстрой "регистровой" оперативной памяти микроконтроллера двумя путями - непосредственной адресацией в коде команды к любой ячейке и другими способами адресации ячеек SRAM. В технической документации фирмы Atmel это полезное свойство носит название "быстрое контекстное переключение" и является еще одной отличительной особенностью архитектуры AVR, повышающей эффективность работы микроконтроллера и его производительность. Особенно заметно данное преимущество при реализации процедур целочисленной 16-битной арифметики, когда исключаются многократные пересылки между различными ячейками памяти данных при обработке арифметических операндов в ALU.

Раздел 4: Планы корпорации Atmel

Корпорация Atmel планирует дальнейшее развитие перспективной линии AVR - микроконтроллеров. Дополнительно USI может быть запрограммирован для работы в качестве полудуплексного UART или 4/12 разрядного счетчика. Но наиболее интересные решения реализованы в семействе "mega", где анонсирован и начат серийный выпуск целого ряд кристаллов, которые будут выпускаться по технологии 0,35 мкм. Объем Flash-памяти программ с функциями ISP и SPM у новых "mega" будет варьироваться от 8 до 128 килобайт, а выпускаться они будут в корпусах MLF, DIP и TQFP с количеством выводов от 32 до 64. Все новые микроконтроллеры семейства "mega" будут иметь JTAG - интерфейс (за исключением mega8), аппаратный умножитель 8х8, дающий 16-разрядный результат, схему защиты от сбоев, двухпроводной последовательный интерфейс, аналого-цифровой преобразователь (за исключением ATmega162) и ряд других аппаратных особенностей. Помимо этого, вдвое будет повышена скорость работы всех периферийных узлов (SPI, PWM, UART и др.), улучшена работа схемы тактирования и упрощен доступ к внешней памяти данных. Расширение линейки микроконтроллеров семейства Mega будет проводиться не менее активно (см. рис. 6). В первую очередь, для основной части микросхем этого семейства будут выпущены дублирующие кристаллы, но с технологическими особенностями и усовершенствованиями от технологии PicoPower. Во-вторых, запланирован выпуск кристаллов с большим объемом Flash-памяти в корпусах с большим количеством выводов.

Рис. 6. Планы развития Mega AVR

Микросхемы семейства Mega, которые традиционно работали при напряжениях питания от 2.7 В, будут выпущены в новом варианте, где нижний порог питающего напряжения будет снижен до 1.8В: ATmega16 - ATmega164P, ATmega32 - ATmega324P, ATmega128 - ATmega1281. Некоторые линейки AVR-микроконтроллеров будут способны работать в расширенном (автомобильном) температурном диапазоне (рис.7).

Рис. 7. Планы развития AVR для автомобильных применений

Для линеек микроконтроллеров AVR специального назначения у корпорации Atmel наконец-то появились планы на выпуск Flash-версий AVR с интерфейсом USB (см. рис. 8), причем сразу двух типов: USB Device (Full-Speed) и USB OTG (On The Go). Обе линейки будут выпускаться с префиксом в наименовании AT90USB.

Рис. 8. Планы развития AVR специального назначения

Список используемой литературы

1. Курилин А., Ламберт Е. AVR - микроконтроллеры: развитие продолжается. "Компоненты и технологии" c2`2005

2. AVR Technical Training. Atmel Corp. Norway. 2005

3. AVR Software and Technical Library. December 2005

4. Евстифеев А. В. Микроконтроллеры AVR семейств Tiny и Mega фирмы Atmel