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Introdução ao AVR Butterfly

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AVR Butterfly O AVR Butterfly foi desenvolvido para demonstrar os benefícios e principais características dos microcontroladores AVR: ü A arquitetura AVR e do ATmega169 em particular ü Circuitos Low Power ü O encapsulamento MLF ü Como usar os seguintes periféricos

Ø LCD controller Ø Memories

# Flash, eeprom, sram, external Data Flash Ø Communication interfaces

# UART, SPI, USI Ø Programming methods

# Selfprogamming/ Bootloader, SPI, Parallel, JTAG Ø Analog to Digital Converter (ADC) Ø Timers/Counters

# Real Time Counter (RTC) # Pulse Width Modulation (PWM)

Ø etc…. ü Ele também serve como um kit de desenvolvimento para o ATmega169, e

pode ser comprado e usado como um módulo de seu produto. ü Baixo preço.

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Visão Gráfica

AVR Butterfly

AVR Butterfly

ATmega169

32 kHz

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ATmega169 ü 16KB Flash ü 512B EEPROM ü 1KB Internal SRAM ü JTAG Interface ü 4 x 25 Segment LCD Driver ü Two 8-bit Timer/Counters ü One 16-bit Timer/Counter ü Real Time Counter ü Four PWM Channels ü 8-channel, 10-bit ADC ü USART ü SPI ü Universal Serial Interface ü Watchdog Timer ü Analog Comparator ü Power-on Reset and Brown-out Detection ü Internal Calibrated Oscillator ü Five Sleep Modes:

Ø Idle, ADC Noise Reduction, Power-save, Power-down, and Standby ü 53 Programmable I/O Lines and 1 Input Line ü 64-lead TQFP and 64-pad MLF ü Operating Voltage:

Ø 1.8 - 3.6V for ATmega169V Ø 2.7 - 3.6V for ATmega169L

ü Temperature Range: Ø 0°C to 70°C

ü Speed Grade: Ø 0 - 1 MHz for ATmega169V Ø 0 - 4 MHz for ATmega169L

ü Ultra-Low Power Consumption Ø Active Mode:

# 1 MHz, 1.8V: 300µA # 32 kHz, 1.8V: 20µA (including Oscillator) # 32 kHz, 1.8V: TBD (including Oscillator and LCD)

Ø Power-down Mode: # 0.5µA at 1.8V

ATmega169 MLF

1 9 / 0 7 / 2 0 0 3 4

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ü Joystick Ø 4 direções Ø 1 botão central

ü UART

Ø Disponível em J406 Ø Com conversores de nível

# Apenas conecte TxD, RxD e GND # Vcc min 2.0V

ü USI Ø Disponível em J405 Ø Usa 3 pinos: PE4,PE5,PE6 Ø Se USI não é necessária então os pinos

podem ser usados como IO ü Reset

Ø Junte os pinos 5 & 6 no conector ISP (J403)

Entradas

UART

USI

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ü Temperatura Ø Termistor NTC em SMD

(Negative Temperature Coefficient) thermistor

Ø Testado -10 è +60 deg Ø Conectado ao ADC0 (PF0)

ü Luz

Ø Através de LDR (Light Dependent Resistor)

Ø NSL19M51 CdS photoconductive cell

Ø 6K@10lux, 20M@darkness Ø Conectado ao ADC2 (PF2)

ü Voltagem

Ø Conector de 2 pinos Ø Leitura de voltage de 0-5V Ø Conectado ao ADC1 (PF1)

Medidas Analógicas

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ü LCD (Liquid Crystal Display) Ø Possui seis digitos de 14-segmentos,

e alguns segmentos adicionais Ø No total o display suporta 120

segmentos Ø ATmega169 suporta 100 segments Ø Alguns segmentos ligados

como na STK502 ü Piezo-element

Ø Para alarme e “musica” Ø Conectado ao Timer1 PWM Output A

(PB5)

Saídas

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ü ATmega169 Ø 16Kbyte FLASH Ø 512byte EEPROM Ø 1Kbyte SRAM

ü AT45DB041B

Ø 4Mbit data flash Ø SPI interface Ø Vcc 2.5-3.6V Ø Low level drivers included Ø Conectada ao SPI bus para

programação externa

Memória

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ü Real Time Counter (RTC)

Clock

Ø Cristal de 32kHz para hora e data ü Oscilador RC interno e calibrado

Ø Usa o prescaler para clocks de 31k-8MHz

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ü Bateria tipo botão Ø CR-2450 Ø 3V Ø 600mAh

ü Usando alimentação externa

Ø GND e Vcc estão disponíveis em diversos pinos externos

Ø J400 & J401pin 9 & 10 # Parallel programming header

Ø J402 pin 2 & 4 # JTAG header

Ø J403 pin 6 & 2 # SPI header

Ø Uso da alimentação externa não carrega e bateria

Ø Remova a bateria ou use uma tensão maior que da bateria

Vcc/GND

Alimentação

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ü Bootloader

Programando & debugando

UART Ø Permite atualização do programa pelo PC sem nenhum componente externo Ø Software usado: AVRprog

(incluído no AVR Studio) JTAG Ø Usa a UART (J406) Ø No bootloader:

Segure o botão ENTER e inicie PB PD o AVRprog Parallel ISP

ü JTAG Ø Programa e debuga On-Chip Ø Os pinos JTAG (J402) do lado de trás do PCB Ø Usa uma fonte externa para JTAGICE por causa do consumo mais alto Ø Sempre aperte “stop debugging” no AVR Studio para desabilitar o OCD fuse

ü In System Programming (ISP)

Ø STK500 Conecta o ISP6PIN ao barramento SPI (J403)

Ø Note que o ATmega169 usa PB0 para controlar a data flash externa ü Parallel programming (High voltage)

Ø STK500 # Na placa, mova os resistores de 0ohm: R404 a R403 e R203 a R204 e faça# Estas conecções entre o STK500 e o Butterfly Butterfly:

STK500 AVR Butterfly PROGCTRL J401 (PORTD) PROGDATA J400 (PORTB) BSEL2.1 J402.8 (JTAG) XTAL1.1 J402.10 (JTAG)

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ü Escrito em IAR EWAVR ü Todo o código fonte incluído ü Código do Bootloader ü Códigos de aplicação

Ø State machine Ø Features included

# Name-tag # Clock (date) # Temperature measurements # Light measurements # Voltage readings # Play tunes/melodies # Auto power save # Adjust LCD contrast

Ø Mais funções podem ser adicionadas... . # Calculadora # Reminder function # Alarmes (daily alarms, kitchen-timers, etc...) # Play tunes/melodies (Karaoke-function)

Firmware incluso

# With the 4Mbit dataflash one can store large amount of data. Some examples: • AVR Info bank (Basic info on all AVR-parts) • Your local bus-table • Melodies • +++

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Bootloader ü Permite a gravação a partir do PC sem nenhum componente externo. ü Baseado no appnote AVR109: Self Programming AVR

Ø Mas usa um novo modo mais eficiente para download. ü Usa o AVRprog para gravação

Ø Incluído com o AVR Studio ü Usa UART ü Usa o bloco de boot de 1024Byte

ü Operação

Ø AVR programado para começar no bootloader Ø Um botão em J403 pinos 5 & 6 para um

reset (ou entrar no bootloader a partir de sua aplicação)

Ø O Bootloader entra no modo sleep # Power Save Mode

Ø Segure o botão ENTER quando iniciar o AVRprog, para fazer o download de sua aplicação pela UART.

Ø Pressione UP no joystick para sair do sleep e entrar na Aplicação

Ø Lockbits são usados para impedir erros # não é permitido escrever na seção do

boot loader UART

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Menu de Aplicações

Use o joystick para navegar pelo menu ü UP/DOWN

AVR Butterfly Muda os itens do menu

ü RIGHT Entra em um submenu

ü LEFT Volta um nível

ü Botão central é ENTER Executa um item do menu

Time Clock Date

Music "Fur Elise"

"Mozart"

"Minuet"

"Sirene1"

"Sirene2"

Name "Your Name"

Temperature "+26°C"

Voltage "2V3"

Light "ADC28A"

Options Display

Bootloader

Power Save Mode

Auto Power Save

"12:35:45" Adjust clock "03:04:25" Adjust date

Enter name

Download name

Adjust contrast

Jump to Bootloader

Press Enter to sleep

Min 90

Min (...)

Min 05

OFF

19 /0 7 / 2 0 0 3 1 4

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Baixe um texto do PC para um crachá ü Conecte a RS-232 do PC na UART do Butterfly ü Use joystick para entrar no sub menu “Download name” e pressione ENTER para habilitar a UART ü Inicie qualquer programa de terminal no PC

Ø Use estes parâmetros: # Baudrate: 19200 # Databits: 8 # Parity: None # Stop bits: 1

Ø Na janela do terminal: # <digite o texto> # Pressione ENTER (↵ )

ü O texto fica armazenado na eeprom e corre no display ü Armazena até 25 caracteres

UART

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Consumo

Os modos Sleep são usados para minimizar o consumo ü Normalmente Power Save Mode é usado.

Mas Idle Mode é usado para: Ø Piezo-element (playing tunes) Ø Comunicação UART

ü No modo Power Save Ø Controlador LCD está rodando (se habilitado) Ø O timer continua ativo

# Usado para sair do modo sleep para • Update do LCD • Update do RTC

ü “Auto Power Save” Ø Desliga o controlador do display antes de entrar no modo sleep:

Power Save Mode

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Consumo

Consumo e estimativa de duração ü Tocando musicas (incl. text)

Ø Consumo: approx 400uA Ø Duração (executando 24 hours por dia): approx 2 meses

ü Mostrando texto no LCD Ø Consumo: approx 35-40uA

(depende se o texto está correndo ou não) Ø Duração (24 horas por dia): mais de 1,5 ano

ü No modo power save (apenas o RTC ativo) Ø Consumo: approx 9uA Ø Duração: aprox 7 anos

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Atmel AVR Butterfly