2. Übersicht

Der ATmega48/88/168/328 ist ein Energie sparender 8-Bit-Mikrocontroller in CMOS-Technik, der auf der AVR-RISC-Architektur basiert. Dadurch, dass die Befehle in einem einzigen Taktzyklus abgearbeitet werden, erreicht der ATmega einen Durchsatz von 1 MIPS pro MHz Taktfrequenz. Dies erlaubt es dem Systementwickler, das Verhältnis zwischen Stromverbrauch und Verarbeitungsgeschwindigkeit zu optimieren.

2.1 Blockschaltbild

Bild 2-1: Blockschaltbild

Der AVR-Kern kombiniert einen großen Befehlsvorrat mit 32 Registern, die für die allgemeine Verwendung zur Verfügung stehen. Alle 32 Register sind direkt mit der Arithmetik-Logik-Einheit (ALU) verbunden. Dadurch können zwei unabhängige Register in einem einzigen Befehl miteinander verknüpft werden, die Abarbeitung des Befehls geschieht in einem Takt-Zyklus. Die sich ergebende Architektur ist wesentlich effizienter als die in einem konventionellen CISC-Mikrocontroller.

Der ATmega bietet die folgenden Features: 4/8/16/32 KByte Flash-Speicher, 256/512/512/1024 Byte EEPROM, 0,5/1/1/2 KByte SRAM, 23 allgemeine Ein-/Ausgabepins, 32 allgemeine Arbeitsregister, drei flexible Zähler/Zeitgeber mit Compare-Modi, interne und externe Interrupts, eine serielle Schnittstelle (USART), eine byte-orientierte Zweidraht-Schnittstelle, einen seriellen SPI-Anschluss, einen 6- oder 8-Kanal-A/D-Wandler mit 10 Bit Auflösung, einen programmieren Watchdog mit gesondertem, eingebauten Oszillator und fünf auswählbaren Stromspar-Betriebsarten. Der Leerlauf-Modus hält nur die CPU an. Der Leistung-weg-Modus schaltet alle (synchronen) Takte ab, sodass der Chip bis zum nächsten Interrupt oder Reset abgeschaltet bleibt. Der Leistung-spar-Modus ermöglicht den asynchonen Zeitgeberbetrieb des Zählers 2 für eine Echtzeituhr. Der ADU-Störunterdrückungs-Modus hält alles an, außer dem Zähler/Zeitgeber 2, die Takterzeugung sowie den A/D-Wandler, um möglicht wenig interne Störeinflüsse auf das A/D-Wandlungsergebnis zu haben. Die beiden Bereitschafts-Modi unterscheiden sich von den vorangegangenen durch einen durchlaufenden Quarzoszillator. Damit kann eine kurze Hochlaufzeit realisiert werden.

Atmel^® bietet die QTouch^®-Bibliothek für die Implementierung von kapazitiven Berührtasten, Schiebern und Drehrädern in AVR^®-Mikrocontrollern an. Die patentetierte Ladungstransfer-Signalerfassung bietet zuverlässige Berührerkennung an und schließt komplett entprellte Reports von Tastendrücken sowie die Nachbartastenunterdrückung-Technologie (Adjacent Key Suppression^® AKS™) für zweifelsfreie Erkennung von Eingabeereignissen ein. Die einfach anwendbare QTouch-Suite erlaubt es, die eigene Touch-Anwendung zu erkunden, zu entwickeln und zu debuggen.

Der Baustein wird mit Atmels nichtflüchtiger Speichertechnologie mit hoher Dichte hergestellt. Der Flash-Programmspeicher kann im System über das serielle Programmier-Interface programmiert werden oder durch einen Urlader, das in dem Mikrocontroller implementiert werden kann. Der Urlader kann jede Schnittstelle nutzen, um die Anwendung in den Flash-Speicher zu laden. Software, die sich im Urlader-Bereich des Flash-Speichers befindet, kann weiterlaufen, während der Anwendungs-Flash-Bereich gerade gelöscht oder programmiert wird, mithin echte Lesen-während-Schreiben-Funktionalität. Die Kombination der 8-Bit-RISC-CPU mit dem Flash-Speicher auf einem Chip ergibt einen leistungsfähigen Mikrocontroller, der höchste Flexibilität bei geringen Kosten für viele eingebettete Steuerungsanwendungen bietet.

Für den Entwickler stehen eine Vielzahl von Entwicklungstools zur Verfügung, angefangen vom Mako-Assembler über Programm-Debugger und -Simulator, Emulatoren bis hin zu kompletten Entwicklungs-Kits.

2.2. Vergleich der Controller

Die ATmega48/88/168/328 unterscheiden sich im Speicherausbau, der Urlader-Unterstützung und der Größe der Interruptvektoren. Tabelle 2-1 fasst die Unterschiede zusammen.

Table 2-1. Zusammenfassung der Speichergrößen

Baustein	Flash	EEPROM	RAM	Größe des Interruptvektors
ATmega48A ATmega48PA	4 KByte	256 Byte	512 Byte	1 Befehlswort pro Vektor
ATmega88A ATmega88PA	8 KByte	512 Byte	1 KByte	1 Befehlswort pro Vektor
ATmega168A ATmega168PA	16 KByte	512 Byte	1 KByte	2 Befehlsworte pro Vektor
ATmega328 ATmega328P	32 KByte	1 KBytes	2 KByte	2 Befehlsworte pro Vektor

Die Typen ATmega88/168/328 bieten einen echten Lesen-während-Schreiben-Selbstprogrammiermechanismus. Dabei gibt es einen separaten Urlader-Bereich; der SPM-Befehl muss in diesem Fall von dort ausgeführt werden. Der ATmega48 hat keinen derartigen Mechanismus und keinen gesonderten Urlader-Bereich. Der SPM-Befehl kann vom gesamten Flash-Speicher aus ausgeführt werden.