Основы программирования электронных устройств на базе микроконтроллеров фирмы Atmel

В настоящее время в мире наблюдается крайне стремительное развитие такого направления в микроэлектронике, как микропроцессорные системы.  Цель данного курса состоит в том, чтобы помочь студенту освоить основные принципы и варианты построения микропроцессорных систем.

В рамках данного курса рассматривается теория построения микропроцессорного устройства, вводятся понятия электронной памяти, шины данных, порта ввода-вывода, регистра и.т.д.

В первом модуле студенту предлагается ознакомиться с историей возникновения микроконтроллеров, начиная от момента изобретения микропроцессора до появления микроконтроллеров на мировом рынке полупроводниковой электроники и основания фирмы Atmel. В том же модуле рассказывается о классификации микроэлектронных систем, об отличии микроконтроллеров от микропроцессоров и об устройстве типовой микропроцессорной системы. В рамках данного модуля также рассмотрены архитектура и функционирование микроконтроллеров компании Atmel, а также вопросы, связанные с использованием программного обеспечения для программирования и отладки микроконтроллеров.

Второй модуль данного курса ориентирован на вопросы, связанные с рассмотрением структуры и функционированием периферии 8-разрядных микроконтроллеров фирмы Atmel. Здесь же студент знакомится с языками программирования микроконтроллеров Ассемблер и Си, а также системой основных команд 8-разрядных микроконтроллеров Atmel.

Третий модуль посвящён рассмотрению работы последовательных и параллельных интерфейсов передачи данных, команд пересылки данных, существующих способов адресации, а также функционированию контроллера векторов прерываний. Кроме того, в рамках данного модуля осуществляется знакомство студентов с семействами микроконтроллеров XMEGA и ARM Cortex компании Atmel и их  возможностями.

Основная литература к курсу:

1. Ревич Ю.В. Практическое программирование микроконтроллеров Atmel AVR на языке ассемблера. - 2-е изд., испр. - СПб.: БХВ-Петербург, 2011. - 352 с.
2. Muhammad Ali Mazidi, Sarmad Naimi, Sepehr Naimi, The AVR microcontroller and embedded systems: using Assembly and C, 2011 Pearson Education, Inc., pages 776
3. Алексенко А.Г., Шагурин И.И., Микросхемотехника: Учеб. пособие для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1990. - 496 с.
4. Шагурин И.И., Мокрецов М.О. Микроконтроллеры и их примененение в электронной аппаратуре: Учебное пособие. М.: НИЯУ МИФИ, 2013. – 160 с.
5. Atmel. ATmega48/88/168 Automotive. URL: http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/Atmel-7530-Automotive-Microcontrollers-ATmega48-ATmega88-ATmega168_Datasheet.pdf (дата обращения 15.12.2021)

Дополнительная литература к курсу:

1. Atmel. AVR XMEGA AU Manual. URL: https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/Atmel-8331-8-and-16-bit-AVR-Microcontroller-XMEGA-AU_Manual.pdf (дата обращения 15.12.2021)
2. Atmel. SAM3X / SAM3A Series. URL: https://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/atmel-11057-32-bit-cortex-m3-microcontroller-sam3x-sam3a_datasheet.pdf (дата обращения 15.12.2021)
3. AVR. Учебный курс. URL: http://easyelectronics.ru/category/avr-uchebnyj-kurs (дата обращения 15.12.2021)

Модуль 1. 

1. Введение. История возникновения микроконтроллеров.

2. Виды микроэлектронных систем. Устройство типового микропроцессора. Отличие микроконтроллеров от микропроцессоров.

3. Архитектура и функционирование микроконтроллеров фирмы Atmel.

4. Организация памяти микроконтроллеров фирмы Atmel.

5. Программное обеспечение для программирования и отладки микроконтроллеров фирмы Atmel. Программаторы. Защита программного обеспечения.

Модуль 2.

1. Системы тактирования в микроконтроллерах фирмы Atmel.

2. Структура и функционирование периферии 8-разрядных микроконтроллеров фирмы Atmel (часть 1).

3. Ассемблер. Система основных команд 8-разрядных микроконтроллеров Atmel.

4. Язык программирования С  для микроконтроллеров Atmel.

5. Выполнение основной программы микроконтроллера.

Модуль 3. 

1. Интерфейсы передачи данных.

2. Структура и функционирование периферии 8-разрядных микроконтроллеров фирмы Atmel (часть 2).

3. Работа с памятью микроконтроллеров Atmel.

4. Семейство XMEGA микроконтроллеров фирмы Atmel.

5. Семейство ARM Cortex микроконтроллеров фирмы Atmel.

Знать:

- архитектуру и принципы функционирования современных микропроцессоров и микропроцессорных систем, структуру и функционирование основных устройств, входящих в их состав;

- особенности архитектуры и функционирования современных микроконтроллеров, основы их программирования на языке ассемблера, состав, функционирование и возможности применения периферийных устройств в составе микроконтроллеров;

- особенности архитектуры и функционирования высокопроизводительных микропроцессоров, способов и средств организации их работы в защищенном режиме, особенности реализации и адресации памяти в высокопроизводительных микропроцессорных системах.

Уметь:
- разработать общую архитектуру типовой микропроцессорной системы для использования в аппаратуре физических установок, определить состав и характеристики основных устройств, используемых в ее составе;
- выбрать тип микроконтроллера, обеспечить эффективное использование его периферийных устройств для решения задач управления различными объектами;
- использовать особенности высокопроизводительных  микропроцессоров для решения задач в различных областях применения.

Владеть:

- основами программирования микропроцессорных систем на языке ассемблера;
- навыками практического использования современных средств автоматизированного проектирования микропроцессорных систем и отладки их программного обеспечения;

- общей методикой проектирования микропроцессорных систем с учетом области применения и требований к их характеристикам.