Hardvér (jednočipové PLC)

Obsah práce

1.	Programovateľné logické automaty
2.	Hardvér (jednočipové PLC)
3.	Softvér 1PLC
4.	Funkčné bloky programu pre 1PLC
5.	Prepojenie 1PLC s počítačom

Popis mikrokontroléra AVR

Rodina Atmel AVR sú 8-bitové RISC mikrokontroléry s harwardskou štruktúrou (to znamená oddelenú pamäť programu a pamäť dát).

Za zrodom AVR stoja dvaja študenti z Nórskeho technického inštitútu: Alf-Egil Bogen a Vegard Wollan. Skratka AVR je zložená zo začiatočných písmen mien autorov a názvu arcitektúry (Alf Vegard RISC) ale oficiálne znamená Advanced Virtual RISC.

Jadro AVR sa podobá jadru väčšiny RISC-procesorov. AVR jadro sa skladá z 32 rovnakých 8-bitových registrov, ktoré môžu obsahovať dáta alebo adresy. Posledných 6 registrov môžeme použiť vo dvojiciach ako ukazatele adresy pre nepriame adresovanie pamäti dát (16-bitové adresy).

AVR architektúra má 5 adresovacích módov pre pamäť dát:

• priame adresovanie
• nepriame adresovanie s posunutím (6-bitový posun)
• nepriame adresovanie
• nepiame adresovanie s dekrementáciou ukazateľa adresy pred spracovaním inštrukcie
• nepriame adresovanie s inkrementáciou ukazateľa adresy po spracovaní inštrukcie

Registre sú zobrazované priamo do pamäti dát. Preto je možné s každým registrom zaobchádzať ako s akýmkoľvek iným pamäťovým miestom. Rozdelenie pamäti dát je na obrázku [sem vložiť odkaz na literatúru].

Rozdelenie pamäti dát

Pamäť programu je dostupná pomocou dvojstupňovej pipeline. To znamená, že keď sa inštrukcia začína vykonávať, ďalšia je už pripravená k spracovaniu. Táto konštrukcia umožňuje spracovávať inštrukcie vždy v jednom hodinovom cykle. Pamäť programu je rozdelená na 2 časti:

• Aplikačná časť pamäte programu – slúži na uloženie užívateľského programu.
• Boot sekcia pamäte programu – slúži na uloženie programu, ktorý má prepisovať užívateľskú časť programu.

Prehľad základných vlastností mikrokontrolérov tejto rodiny sa nachádza v nasledujúcej tabuľke:

Prehľad vlastností mikrokontrolérov rady ATMega

	ATMega 8	ATMega 16	ATMega 32	ATMega 128
Veľkosť pamäte programu	8kiB	16kiB	32kiB	128kiB
Veľkosť pamäte programu	8kiB	16kiB	32kiB	128kiB
Veľkosť pamäte údajov	1kiB	1kiB	2kiB	4kiB
Veľkosť pamäte EEPROM	512B	512B	1kiB	4kiB
Počet 8-bitových časovačov	2	2	2	2
Počet 16-bitových časovačov	1	1	1	2
Počet PWM kanálov	3	4	4	6
Počet kanálov A/D prevodníka	5 (10bit)	8 (10bit)	8 (10bit)	8 (10bit)
Počet sériových kanálov UART	1	1	1	2
Zbernica I2C	áno	áno	áno	áno
Rozhranie SPI	áno	áno	áno	áno
Watchdog	áno	áno	áno	áno
Analógový komparátor	áno	áno	áno	áno
Počet vstupov externých prerušení	2	3	3	8
Maximálny výpočtový výkon	16Mips	16Mips	16Mips	16Mips
Počet digitálnych vstupno/výstupných vodičov	23	32	32	53
Púzdro	DIP 32 TQFP 32	DIP 40 TQFP 44	DIP 40 TQFP 44	TQFP 64

Zapojenie vývodov

Zapojenie vývodov jednotlivých mikrokontrolérov uvedených v tabuľke vyššie je uvedené na nasledujúcich obrázkoch:

Zapojenie vývodov ATMega 8

Zapojenie vývodov ATMega 16 a ATMega 32

Zapojenie vývodov ATMega 128

Vlastnosti verzií

V nasledujúcej tabuľke sú rozpísané vlastnosti jednotlivých PLC založených na mikrokontroléroch opísaných v predchádzajúcej kapitole.

Prehľad vlastností verzií

Založené na	ATMega 8	ATMega 16	ATMega 32	ATMega 128
Pamäť P	4B	4B	4B	7B
Pamäť PA	14B	14B	14B	14B
Pamäť SP	20B	20B	20B	20B
Počet 1ms časovačov	2	2	4	4
Počet 10ms časovačov	8	8	32	32
Počet 100ms časovačov	22	22	92	92
Počet čítačov	32	32	128	128
Pamäť V	570B	570B	720B	2800B
Veľkosť pamäte pre program	4860B	13055B	25600B	122600B
Float operácie	nie	nie	áno	áno
Pripojiteľnosť periférii	nie	nie	áno	áno