Caratteristiche ATMEGA328

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Silvestro Baroni
5 anni fa
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1 Arduino E' il nome della scheda (board) Esiste in varie versioni Utilizzeremo la versione UNO Rev.3 Il processore a bordo è l'atmega328 E' disponibile lo schema

2 Arduino

3 Caratteristiche ATMEGA328 Microcontroller ATmega328P Operating Voltage 5V Input Voltage (recommended) 7-12V Input Voltage (limit) 6-20V Digital I/O Pins 14 (of which 6 provide PWM output) Analog Input Pins 6 DC Current per I/O Pin 20 ma DC Current for 3.3V Pin 50 ma Flash Memory 32 KB (ATmega328P) of which 0.5 KB used by bootloader SRAM 2 KB (ATmega328P) EEPROM 1 KB (ATmega328P) Clock Speed 16 MHz Length 68.6 mm Width 53.4 mm Weight 25 g

4 μc vs μp Struttura Harvard Architettura RISC Periferiche integrate nell'ic Struttura Von Neumann Architettura CISC- RISC Periferiche esterne all'ic Ma con i SOC (System On Chip) la classificazione si complica...

5 Esecuzione istruzione Fetch Execute

6 Von Neumann CPU C.U. A.L.U. MEM BUS Programmi + Dati F E F E...

7 Harvard CPU C.U. A.L.U. PBUS Program MEM DBUS Data MEM Programmi Dati F E F E F E...

8 Tempi N istruzioni Von Neumann: 2 * N * T ck Harvard : (N+1) * T CK RISC LM con poche istruzioni Tutte (o quasi) della stessa lunghezza Operandi Reg Reg Reg Mem No Mem Mem

9 Dal datasheet di ATMEGA328

10 Dal datasheet di ATMEGA328

11 Dal datasheet di ATMEGA328

12 Dal datasheet di ATMEGA328

13 Dal datasheet di ATMEGA328

14 Ambiente di sviluppo Si scarica dal sito arduino.cc Esiste per Linux, per MAC e per Windows Scritto in Java, GUI basata su Wiring e Processing Utilizza i compilatori GCC per AVR Cross-compiling: il codice si compila su una macchina e si esegue su un'altra macchina

15 Cross-compiling Si scrive il codice (sketch in gergo Arduino) Si compila il codice Si scarica (download) sulla board tramite USB Nel μc deve essere installato il bootloader

16 Led Blinking Hello world! Vogliamo accendere e spegnere un led Utilizziamo il led integrato sulla board (pin digitale 13) Il periodo sarà di 1 secondo e il duty cycle del 50% (metà periodo acceso e metà periodo spento)

17 Sketch start setup() loop()

18 Blink void setup() { // initialize digital pin 13 as an output. pinmode(13, OUTPUT); } // the loop function runs over and over again forever void loop() { digitalwrite(13, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the // voltage level) delay(500); // wait for half a second digitalwrite(13, LOW); // turn the LED off by making the // voltage LOW delay(500); // wait for half a second }

19 Output digitale La funzione da utilizzare è: dove digitalwrite(pin, value); pin è il piedino su cui scrivere value è HIGH o LOW e rappresenta il livello di tensione da presentare in uscita sul pin

20 Led Blinking Hello world! Vogliamo accendere e spegnere un led esterno alla board Il periodo sarà di 1 secondo e il duty cycle del 50% (metà periodo acceso e metà periodo spento) Utilizzeremo un led, una resistenza di limitazione della corrente, un pin digitale di I/O Monteremo il circuito su una breadboard

21 Soluzione hw V CC =R 1 I LED +V γ dati I LED =20 ma (per accendersi) V CC =5V (Standard TTL) V γ =1.8 V si ricava R 1 = V CC V γ I LED =160Ω Immagine tratta dal testo "Exploring Arduino" di Jeremy Bloom

22 Breadboard Immagine tratta dal testo "Exploring Arduino" di Jeremy Bloom

23 Fritzing (Breadboard) Immagine tratta dal testo "Exploring Arduino" di Jeremy Bloom

24 Fritzing (Schematic) Componente1 3V3 5V VIN RESET RESET2 AREF ioref D0/RX D1/TX D2 D3 PWM D4 A0 D5 PWM A1 A2 A3 A4/SDA Arduino Uno (Rev3) D6 PWM D7 D8 D9 PWM 1 2 R1 220Ω A5/SCL D10 PWM/SS D11 PWM/MOSI D12/MISO D13/SCK LED1 Red (633nm) N/C GND

25 Blink & PWM Modificare lo sketch del blinking sperimentando diversi valori per il periodo e il duty cycle T : 200, 100, 50, 20 (ms) δ : 80%, 60%, 40%, 10% Cercare di parametrizzare lo sketch

26 Valore medio Valore medio di un segnale periodico: Dato v(t)=v(t +T ) V = 1 T m T v(t)dt 0

27 Valore medio Nel caso di un'onda quadra unipolare: V = 1 T m T 0 v(t)dt= V H T H T =V H δ V H T H T t

28 PWM Molti sistemi hanno caratteristiche passa-basso Sono dei mediatori naturali Un ingresso costituito da un'onda quadra è equivalente a un un ingresso costante di valore pari al valore medio Vantaggi realizzativi

29 Pin con ~ Sono pin per i quali è prevista la possibilità di fornire un segnale PWM analogwrite(pin,value); value: assume valori tra 0 e 255 δ= value 255

30 Fading Realizzare uno sketch che: aumenti gradatamente l'intensità luminosa di un led dallo spegnimento alla massima luminosità riporti gradatamente l'intensità luminosa del led allo spegnimento Provare almeno due tecniche

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