ATMEGA16

میکروکنترلرهای ATmega16

میکروکنترلر AVR ATmega16 یک میکروکنترلر کم‌مصرف 8 بیتی CMOS مبتنی‌بر معماری RISC پیشرفته است. این میکروکنترلر با توجه به تعداد پین و مشخصات فنی که دارد یکی از ارزان‌ قیمت‌ترین و محبوب‌ترین میکروکنترلرها در خانواده AVR بین مهندسان و علاقه‌مندان به علم الکترونیک به حساب می‌آید. برنامه‌ریزی آن بسیار مشابه بقیه میکروکنترلرهای خانواده AVR است. از لحاظ مشخصات فنی با خانواده ATmega32 تفاوت چندانی ندارد و فقط میزان حافظه فلش آن کمتر و برابر با نصف حافظه ATmega32 است. با این حال همچنان برای بسیاری از سیستم‌های امبدد مناسب است و می‌تواند نیازهای آن‌ها را برآورده کند. این میکروکنترلرها در سیستم‌های کنترل دما، پردازش سیگنال آنالوگ و دیجیتال، سیستم‌های امبدد مثل دستگاه قهوه‌ساز و دستگاه فروش خودکار (وندینگ ماشین)، سیستم‌های کنترل موتور و سیستم‌های رابط جانبی کاربرد دارد.

مشخصات فنی ATmega16

میکروکنترلرهای ATmega16 با در اختیار داشتن هسته 8 بیتی AVR می‌توانند با سرعت بیشینه 8MHz یا 16MHz کار کنند. این گروه از میکروکنترلرها دارای 16kB حافظه فلش، 512Byte تا 1.25kB حافظه SRAM برای ذخیره‌سازی داده و 512Byte حافظه EEPROM هستند. میکروکنترلرهای ATmega16 از پریفرال‌های غنی شامل چندین تایمر 8 و 16 بیتی، USART، کانورتر 8 کاناله 10 بیتی ADC با مدهای ورودی متفاوت، رابط‌های SPI و I2C، رابط JTAG و پورت‌های I/O عمومی متعدد پشتیبانی می‌کنند و در پکیج‌های متفاوت DIP و TQFP به بازار ارائه می‌شوند.

مزایا و معایب میکروکنترلرهای خانواده ATmega16

این گروه از میکروکنترلرها با توجه به پشتیبانی از پریفرال‌های غنی و با توجه به انعطاف‌پذیری بالایی که دارند برای پروژه‌های امبدد متفاوتی مناسب هستند. همچنین با توجه به استفاده از معماری هسته RISC سرعت پردازش بالایی دارند و بنابراین امکان محاسبات پرسرعت را فراهم می‌کنند. از آنجایی که از مدهای کم‌مصرف متعدد در حالت idle پشتیبانی می‌کنند مصرف انرژی کمی دارند و برای سیستم‌های مبتنی‌بر باتری مناسب هستند. همچنین تعداد زیادی از ابزار توسعه و برنامه‌ریزی از این دسته از میکروکنترلرها پشتیبانی می‌کنند که این امر باعث سهولت توسعه پروژه به کمک این قطعات می‌شود. این میکروکنترلرها با داشتن بیشتر پریفرال‌های ضروری به‌صورت امبدد در یک چیپ، نیاز به قطعات اضافی در مدار را کاهش داده و بنابراین باعث کاهش قیمت تمام شده پروژه می‌شوند. تنها نکته‌ای که هنگام انتخاب یکی از این میکروکنترلرها برای توسعه پروژه‌تان باید به آن توجه کنید این است که همه این قطعات از رابط USB پشتیبانی نمی‌کنند و با توجه به حافظه محدودی که دارند برای بعضی از پروژه‌های پیچیده مناسب نیستند. همچنین درست است که از مجموعه غنی از پریفرال‌های مختلف پشتیبانی می‌کنند اما در مقایسه با میکروکنترلرهای پیشرفته‌تر تعداد هر یک از این پریفرال‌ها در میکروکنترلرهای ATmega16 محدود است.

سری‌های مختلف میکروکنترلر ATmega16 و نمونه‌های پرطرفدار آن

میکروکنترلرهای ATmega16 قطعاتی کم‌مصرف هستند که با مشخصات فنی تقریبا مشابه در ابعاد و پکیج‌های گوناگون مناسب برای توسعه پروژه‌های متفاوت تولید می‌شوند. این خانواده از میکروکنترلرها در چند سری اصلی خانواده استاندارد ATmega16، خانواده کم‌مصرف ATmega16L، خانواده بهینه شده ATmega16A و خانواده‌های ویژه ATmega16U2 و ATmega16U4 که از پریفرال USB پشتیبانی می‌کنند به بازار عرضه می‌شوند.

میکروکنترلرهای گروه استاندارد ATmega16 و گروه کم‌مصرف ATmega16L

این گروه از میکروکنترلرها با مشخصات فنی تقریبا یکسان به بازار عرضه می‌شوند، تنها تفاوت آن‌ها در سرعت کلاک و محدوده ولتاژ قابل تحمل آن‌ها است. هر دو در پکیج‌های PDIP با 40 پین، TQFP با 44 پین و MLF با 44 پین تولید می‌شوند و از 32 پورت I/O عمومی پشتیبانی می‌کنند. همچنین دارای 3 تایمر 8 بیتی و 1 تایمر 16 بیتی هستند. ATmega16 با سرعت کلاک تا 16MHz در محدوده ولتاژ 4.5 تا 5.5 ولت کار می‌کند درحالی که ATmega16L با سرعت کلاک 8MHz در محدوده ولتاژ 2.7 تا 5.5 ولت کار می‌کند. خانواده ATmega16 در کاربردهای عمومی شامل سیستم‌های کنترلی، سنسورها، اسباب‌بازی‌ها، گجت‌ها، مصارف خانگی و روباتیک عملکرد مناسبی دارند. در مقابل خانواده ATmega16L با توجه به اینکه مصرف برق کمتری نسبت به ATmega16 دارند برای کاربردهای با مصرف انرژی بهینه مثل کنترل از راه دور، وسایل قابل حمل و لوازم الکترونیکی پوشیدنی مثل ساعت‌های هوشمند و ترکرهای سلامت مناسب هستند. از نمونه‌های محبوب و پرفروش این گروه از میکروکنترلرها می‌توان ATmega16L-8PU و ATmega16L-8PI را نام برد که هر دو با مشخصات فنی یکسان و عملکرد مشابه در پکیج PDIP-40 با 32 پورت I/O در ابعاد 52.58 در 13.97 با وزن 6 گرم تولید می‌شوند و در بازه دمایی 40- تا 85+ درجه سلسیوس کار می‌کنند.

میکروکنترلرهای گروه بهینه‌شده ATmega16A

این گروه از میکروکنترلرهای زیرمجموعه AVR قطعاتی بسیار کم‌مصرف با عملکرد بالا هستند که با ولتاژ 2.7 تا 5.5 ولت کار می‌کنند و برای کاربردهای نیازمند بهینه‌سازی انرژی مناسبند. سرعت کلاک آن‌ها تا 16MHz است و از پریفرال‌های جانبی غنی شامل یک کانورتر آنالوگ به دیجیتال ADC، 3 تایمر 8 بیتی و یک تایمر 16 بیتی پشتیبانی می‌کنند و بنابراین برای پروژه‌های مختلفی مثل سیستم‌های کنترل صنعتی و خودرو مناسب هستند. این گروه از میکروکنترلرها در سه نوع پکیج متفاوت PDIP با 40 پین، TQFP با 44 پین و MLF با 44 پین تولید می‌شوند و دارای 32 پورت I/O هستند. از محبوب‌ترین و پرفروش‌ترین نمونه‌های این گروه می‌توان ATmega16A-AU و ATmeag16A-PU را نام برد. میکروکنترلر ATmega16A-AU در پکیج TQFP-44 با 32 پورت I/O در ابعاد 10 در 10 میلی‌متر و با وزن 2.188 گرم تولید می‌شود. ATmega16A-PU نیز در پکیج PDIP-40 با 32 پورت I/O در ابعاد 52.58 در 13.97 میلی‌متر و با وزن 6 گرم به بازار عرضه می‌شود. هر دوی این قطعات در بازه دمایی 40- تا 85+ درجه سلسیوس می‌توانند کار کنند.

میکروکنترلرهای گروه ویژه ATmega16U2 و ATmega16U4

گروه میکروکنترلرهای ATmega16U2 و ATmega16U4 دسته دیگری از میکروکنترلرهای خانواده AVR هستند که علاوه بر دیگر پریفرال‌های جانبی از رابط USB2.0 پرسرعت امبدد نیز پشتیبانی می‌کنند. در محدوده ولتاژ 2.7 تا 5.5 ولت کار می‌کنند و سرعت کلاک آن‌ها تا 16MHz است. در پکیج‌های TQFP و QFN با 32 و 44 پین به بازار عرضه می‌شوند. با توجه به پشتیبانی از رابط USB برای استفاده در سیستم‌های مانیتورینگ، لوازم HID و لوازم صوتی مبتنی بر USB، صفحه‌کلیدها، موس‌ها و کانورترهای USB-to-serial مناسب هستند. هر دو خانواده از کانورتر ADC پشتیبانی می‌کنند اما در ATmega16U2 این کانورتر 8 کاناله است و در ATmega16U4 این کانورتر 12 کانال دارد و بنابراین برای ورودی آنالوگ انعطاف‌پذیری بیشتری دارد. مشخصات فنی رابط USB در ATmega16U4 پیشرفته‌تر است و بنابراین برای کاربردهای پیچیده‌تر مناسب‌تر است. همچنین ATmega16U4 پریفرال‌های جانبی بیشتر و پیشرفته‌تری را پشتیبانی می‌کند و بنابراین به‌طور کلی برای کاربردهای پیچیده‌تر عملکرد بهتری از خود ارائه می‌دهد. در این خانواده دو میکروکنترلر ATmega16U2-AU و ATmega16U4-AU قرار دارند. میکروکنترلر ATmega16U2-AU در پکیج TQFP-32 با 22 پورت I/O در ابعاد 7 در 7 میلی‌متر و با وزن ناچیز 72.8 میلی‌گرم به بازار عرضه می‌شود. این میکروکنترلر دارای 512 بایت حافظه SRAM است و از دو تایمر عمومی پشتیبانی می‌کند. میکروکنترلر ATmega16U4-AU نیز در پکیج TQFP-44 با 26 پورت I/O در ابعاد 10 در 10 میلی‌متر و با وزن 500 میلی‌گرم تولید می‌شود و دارای 1.25 کیلوبایت حافظه SRAM و 5 تایمر عمومی است.