AVR для начинающих. Урок 4. Тактирование микроконтроллера.

Автор: | 29.07.2016

Доброго времени суток!

Сегодня мы поговорим о такой важной вещи как тактирование микроконтроллера.

Начнем, разумеется, с определения такого понятия как тактовая частота.

Частота — количество колебаний за единицу времени.

Такт — отдельное, элементарное действие процессора, микроконтроллера, машины.

Из указанных выше определений можно сделать вывод, что тактовая частота представляет собой не что иное, как число элементарных операций (тактов) микроконтроллера за единицу времени (в нашем случае единица времени секунда)

Однако не стоит путать такт с командой процессора.

Команда процессора — инструкция процессору записанная в понятном ему виде. Именно из команд состоит любая программа для микроконтроллера. То есть, командами мы управляем действиями контроллера. Некоторые команды микроконтроллера AVR выполняются не за один такт! Именно поэтому нельзя поставить знак равенства между понятиями команда и такт. Однако время выполнения команды микроконтроллером напрямую зависит от тактовой частоты.

Например, микроконтроллер работает на тактовой частоте 1 МГц, что подразумевает 1*106 тактов в секунду. На выполнение команды MUL, которая выполняется 2 такта, уйдет примерно 2 микросекунды. При работе микроконтроллера на частоте 8МГц, будет выполняться 8*106 тактов в секунду, и на выполнение той же команды уже уйдет 0, 25 микросекунды. Получаем пропорциональный прирост скорости работы!

Источники тактирования

Разумеется, частота тактирования контроллера не берется из воздуха. Для задания частоты работы микроконтроллеру нужен источник тактовых импульсов. Рассмотрим возможные источники тактирования микроконтроллеров AVR.

1. Внутренний RC генератор.

Иногда бывает, что источник тактовых импульсов уже включен в состав микроконтроллера. Так и в случае с микроконтроллерами AVR современных семейств. Именно на работу от внутренней RC цепочки настроен микроконтроллер AVR изначально. Её частота в большинстве случаев лежит в диапазоне от 1МГц до 8. Однако её использование ограниченно ввиду погрешности частоты.

2. Внешняя RC цепочка.

Тактирование происходит по следующей схеме:

3

Частота работы данной цепочки рассчитывается по следующей формуле:

Где

F — Частота в Герцах

R — Сопротивление R, в Омах

C — Ёмкость С, в Фарадах

К сожалению, параметры данного RC генератора сильно зависят от температуры и других внешних условий. Поэтому так же не рекомендуется к использованию.

3. Внешний кварцевый резонатор

Кварцевый резонатор — высокоточный резонансный элемент электронной схемы. По сути, является аналогом LC контура, однако, превосходит его по добротности, а так же сохраняет свои параметры при изменении внешней температуры.

Так же существует возможность использовать в качестве источника тактирования внешнего генератора. Его использование очень удобно при синхронизации микроконтроллера с внешними цепями. Но его мы рассмотрим подробнее в следующих статьях.

За выбор источника тактирования микроконтроллера AVR отвечают FUSE биты CKSEL0-CKSEL3. Конкретнее поговорим о них в статье о FUSE битах.

Заключение.

Тактирование — неотъемлемый аспект работы микроконтроллера. Для простейших проектов достаточно внутренней или внешней RC цепочки. Но построение высокоточных устройств невозможно без применения высокодобротных, стабильных источников тактирования.

Другие уроки цикла.

Читайте также  Термометр.AVR+DS18B20.

Любое копирование, воспроизведение, цитирование материала, или его частей разрешено только с письменного согласия администрации MKPROG.RU. Незаконное копирование, цитирование, воспроизведение преследуется по закону!

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *