22주차 주차

(1)

22주차 주차

ATmega128

ATmega128의 의 내부 내부 구조 구조 및 및 퓨즈 퓨즈 비트 비트 설정 설정

Next-Generation Networks Lab.

(2)

4. ATmega128

4. ATmega128의 의 클럭시스템과 클럭시스템과 배분 배분



시스템 클럭

• 마이크로컨트롤러 동작의 기준이 되는 클럭의 주파수

시 템 럭 내 별 립적 배 하여 제어

• AVR은 시스템 클럭을 내부 모듈별로 독립적으로 배분하여 제어

• 슬립(Sleep)모드를 활용하여 내부 모듈별로 클럭 차단이 가능하여 전력소모 관리

• 퓨즈 비트를 통해 다양한 클럭 소스 선택 가능퓨즈 비트를 통해 다양한 클럭 소스 선택 가능



클럭 배분 (표 2-13)

번호 클럭 설명

1 clk_ASY 비동기 타이머/카운터 (Asynchronous Timer/Counter) 1 clk_ASY 비동기 타이머/카운터 (Asynchronous Timer/Counter) 2 clk_I/O 범용 I/O 모듈 (General I/O Modules)

3 clk 아날로그-디지털 변환기 (ADC) 3 clk_ADC 아날로그-디지털 변환기 (ADC)

(3)

ATmega128

ATmega128의의 블럭도블럭도

입출력장치

메모리 주변장치

36

(4)

그림

그림 22--19 AVR19 AVR의의 시스템시스템 클럭과클럭과 배분배분 블럭도블럭도

시스템클럭 배분

시스템클럭

(5)

Clock Source

Clock Source의의 종류종류 ((표표22--14, 14, 표표22--15)15)

Clock Source는

Fuse bit에서 CKSEL[3:0]의 설정에 의해 선택

번호 Clock Source CKSEL[3..0]

1 외부 크리스털 혹은 세라믹 레조네이터

(E t l C t l/C i R t ) 1111 ~ 1010 1 외부 (External Crystal/Ceramic Resonator) 1111 1010 2 외부 저주파 크리스털 (External Low-frequency Crystal) 1001

3 외부 RC 오실레이터 (External RC Oscillator) 1000 ~ 0101 4 내부내부 RC 오실레이터 (Calibrated Internal RC Oscillator)실레이터 ( ) 0100 ~ 00010001

5 외부 클럭 (External Clock) 0000

Default

Clock Source  CKSEL[3:0]=[0001], SUT[1:0]=[10]으로 설정



내부 RC 오실레이터가 1MHz로 동작

38

내부 실레이터가 동작

(6)

(7)

①

① External Crystal or Ceramic Resonator (External Crystal or Ceramic Resonator (그림그림22--20, 20, 표표22--16)16)

40

(8)

표

표 22--1717

(9)

②

② LL ff C t l O ill tC t l O ill t

②

② LowLow--frequency Crystal Oscillator frequency Crystal Oscillator ((그림그림 22--21)21)

③

③ E tE t l RC O ill tl RC O ill t

③

③ External RC OscillatorExternal RC Oscillator ((그림그림 22--22)22)

32.768kHz 32.768kHz

42

(10)

④

④ 내부내부 RC RC 오실레이터오실레이터 (Calibrated Internal RC Oscillator)(Calibrated Internal RC Oscillator)



Fuse 비트에서 CKOPT는 반드시 ‘1’로 설정



XTAL1과 XTAL2 핀에는 아무것도 연결하지 않음 XTAL1과 XTAL2 핀에는 아무것도 연결하지 않음

표 2-21

표 2-22

(11)

⑤

⑤ External OscillatorExternal Oscillator

((그림그림 22--24)24) ⑥⑥ 타이머타이머//카운터카운터 오실레이터오실레이터



TOSC1과 TOSC2 핀에 32.768kHz 의 크리스털을 직접 연결



외부에 커패시터는 연결하지 않음

44

(12)

5. 5. 전원 전원 관리 관리 및 및 슬립 슬립 모드 모드



슬립 모드 (Sleep modes)

• AVR 내의 모듈 중 사용하지 모듈의 전원 공급을 차단함으로써 전력을 절감

• 6가지의 다양한 슬립모드를 지원함으로써 원하는 모듈만 전원을 공급/차단

• MCUCR 레지스터 설정 후 SLEEP 명령어 실행레지스터 설정 후 명령어 실행

• 단, 마이크로컨트롤러가 슬립 상태라 하더라도 인터럽트가 발생하면 깨어남

번호 슬립 모드 SM 비트

1 아이들 모드 (Idle Mode) 000

표 2-24 표 2-26

2 ADC 노이즈 감소 모드 (ADC Noise Reduction Mode) 001

3 파워-다운 모드(Power-down Mode) 010

4 파워 세이브 모드 (Power-save Mode) 011

(13)



MCUCR (MCU Control Register) 그림 2-25

비트 이름 기능

7 SRE

외부 메모리 사용 관련 설정 외부 메모리 사용 관련 설정 6 SRW10

5 SE Sleep Enable

표 2-25

4 SM1 Sleep Mode Select 1 3 SM0 Sleep Mode Select 0 2 SM2 Sleep Mode Select 2 1 IVSEL

인터럽트 벡터 설정 관련 인터럽트 벡터 설정 관련 0 IVCE

46

(14)

표

표 22--27 27 슬립모드에서슬립모드에서 활성화활성화 클럭클럭 영역과영역과 WakeWake--up sourceup source

(15)

6. 6. 시스템 시스템 제어 제어 및 및 리셋 리셋

 리셋 ?  모든 레지스터가 기본값으로 초기화되고, 프로그램은 리셋 벡터부터 다시 시작



리셋 ( 2 28)

프로그램은 리셋 벡터부터 다시 시작



리셋 소스 (표2-28)

번호 클럭 설명

1 파워온 리셋

(Power-on Reset) 전원 전압 V

_CC

가 일정 전압 V

_POT

이하로 떨어지 면 리셋

2 외부 리셋

(External Reset) /RESET 핀에 LOW 입력이 일정 전압 V

_RST

이하로 1.5usec 이상 유지되면 리셋

브라운아웃검출 리셋 BOD 검출 전압이 일정 전압 V 이하로 3 브라운아웃검출 리셋

(Brown-out Detection) BOD 검출 전압이 일정 전압 V

_BOT

이하로 2.0usec 이상 떨어지면 리셋

4 와치독 리셋 Watchdog 타임아웃이 발생하면 리셋

48

4 와치독 리셋

(Watchdog Reset) Watchdog 타임아웃이 발생하면 리셋

(16)

그림

그림22--26 26 리셋리셋 블록블록 다이어그램다이어그램

(17)

POR (Power

POR (Power--On Reset)On Reset)

그림 2-23 POR (1)

그림 2-27 POR (2)

50

(18)

그림 2-28 EXT



Fuse 비트에서 BODLEVEL과 BODEN 비트 설정 그림 2 29

BOD

그림 2-29 BOD

(19)

그림 2-30 WDT



MCUCSR (MCU Control and Status Register)  리셋 source를 표시

그림 2-31

52

그림 2 31

(20)

7. 7. 와치독 와치독 타이머 타이머



와치독(Watchdog) 이란?

• ‘집 지키는 강아지’, ‘경비견’ 이라는 뜻으로 안정성을 향상시키는 기술

외 럭과 별 내 의 립적인 럭 사

• 외부 클럭과 별도로 내부의 독립적인 1MHz 클럭을 사용

(21)



WDTCR (Watchdog Timer Control Register) ^{그림 2-33}

WDP2

 표 2-29 와치독 타이머의 분주비 설정

번호 WDP2 WDP1 WDP0 와치독 분주비 타임아웃^(VCC=3.0) 타임아웃^(VCC=5.0)

1 0 0 0 16,384 (16K) 17.1 ms 16.3 ms

2 0 0 1 32 768 (32K) 34 3 ms 32 5 ms

2 0 0 1 32,768 (32K) 34.3 ms 32.5 ms

3 0 1 0 655,36 (64K) 68.5 ms 65 ms

4 0 1 1 131,072 (128K) 0.14 ms 0.13 sec 5 1 0 0 262,144 (256K) 0.27 ms 0.26 sec 6 1 0 1 524,288 (512K) 0.55 ms 0.52 sec 7 1 1 0 1,048,576 (1,024K) 1.1 sec 1.0 sec

54

7 1 1 0 1,048,576 (1,024K) 1.1 sec 1.0 sec 8 1 1 1 2,097,152 (2,048K) 2.2 sec 2.1 sec

(22)

8. 8. 메모리 메모리 락 락 비트와 비트와 퓨즈 퓨즈 비트 비트



1바이트의 메모리 락 비트 와 3바이트의 퓨즈 비트로 구성

 메모리 락 비트 (Memory Lock Bit)  메모리의 내용을 보호

 퓨즈 비트 (Fuse Bit)  디바이스의 기능 및 상태를 설정



메모리 락 비트는 “Chip Erase”명령에 의해서 초기값인 ‘1’로 설정가능



퓨즈 비트는 “Chip Erase”명령에 의해서 영향을 받지 않음

 메모리 락 비트를 프로그램하기 전에 퓨즈 비트를 먼저 프로그램할 것



메모리 락 비트의 LB1이 프로그램(0)되면 퓨즈 비트는 락(l k)됨



메모리 락 비트의 LB1이 프로그램(0)되면 퓨즈 비트는 락(lock)됨

•

해당 비트의 내용을 반드시 숙지 하고 설정할 것!! 잘 모르고 아무렇게

•

해당 비트의 내용을 반드시 숙지 하고 설정할 것!! 잘 모르고 아무렇게 세팅할 경우 AVR이 오동작할 우려가 있음

•

특히 크리스털 관련 설정에 주의할 것

(23)

표

표22--32 32 메모리

메모리 락락 비트비트 (Memory Lock Bit)(Memory Lock Bit)

비트 이름 모드 및 기능 기본

설정 설정

의미 5 BLB12 Boot Lock Bit 12 BLB1 모드

 Bootloader section에서

SPM과 LPM의 제약여부를 설정

1 쓰기금지

4 BLB11 Boot Lock Bit 11 SPM과 LPM의 제약여부를 설정 1 없음

4 BLB11 Boot Lock Bit 11 1

3 BLB02 Boot Lock Bit 02 BLB0 모드

 A li i i 에서

1 쓰기금지

 Application section에서

SPM과 LPM의 제약여부를 설정

쓰기금지없음

2 BLB01 Boot Lock Bit 01 1

1 LB2 Lock Bit 2 LB 모드

 Flash와 EEPROM의 프로그 래밍 가능 여부를 설정

1 쓰기금지

0 LB1 Lock Bit 1 1 없음

0xFF

56

(24)

퓨즈

퓨즈 비트비트



확장 퓨즈 바이트



퓨즈 상위 바이트



퓨즈 상위 바이트



퓨즈 하위 바이트

비트 이름 기능 기본설정 수정설정

 표2-34 확장 퓨즈 바이트 (Extended Fuse Byte)

비 이름 기능 기본설정 수정설정

1 M103C ATmega103 compatible mode 0

1

0 WDTON Watchdog Timer Active 1 1 0 WDTON Watchdog Timer Active 1 1

0 P d Ch k d E bl d 설정

0xFF

0 Programmed Checked Enabled 설정

(25)

비트 이름 기 능 기본 설정 수정 설정

 표2-35 퓨즈 비트 상위 바이트 (Fuse High Byte)

비트 이름 기 능 기본 설정 수정 설정

7 OCDEN OCD Enable 1 1

6 JTAGEN JTAG Enable 0 1

5

SPIEN

SPI Enable for Downloading 0

0

4 CKOPT Clock Options (Full swing) 1 1 3 EESAVE EEPROM Save @ Chip Erase 1 1 2 BOOTSZ1 Select Boot Size (11:512, 10:1

024, 01:2048, 00:4096)

0 0

1 BOOTSZ0 0 0

0 BOOTRST Select Boot Reset Vector 1 1

0x??

58

(26)

비트 이름 기 능 기본 설정 수정 설정

 표2-36 퓨즈 비트 하위 바이트 (Fuse Low Byte)

비트 이름 기 능 기본 설정 수정 설정

7 BODLEVEL BOD Trigger Level Select 1 1

6 BODEN BOD Enable 1 1

5 SUT1 Select SUT(Start-up Time) 1 1

4 SUT0 0 0

3 CKSEL3 Select Clock Source 0 0

( Default SUT  64ms )

(표2-37 참고)

2 CKSEL2 0 0

1 CKSEL1

Default Clock Source

0 0

0 CKSEL0

^ 내부 RC 오실레이터 1MHz

1 1

(27)

종류 클럭 소스 주파수(MHz) CKSEL3 0

 표2-37 클럭 비트 설정

^CKSEL3..0

종류 클럭 소스 주파수(MHz) CKSEL3..0

1 External Crystal/Ceramic Resonator 1111 ~ 1010 2 External Low-Frequency Crystal te a o eque cy C ysta 1001 00

3 E ternal RC Oscillator

8.0 ~ 12.0 1000 3.0 ~ 8.0 0111 3 External RC Oscillator

0.9 ~ 3.0 0110 0.1 ~ 0.9 0101

4 Calibrated Internal RC Oscillator

8.0 0100

4.0 0011

4 Calibrated Internal RC Oscillator

2.0 0010

1.0 0001

5 E t l Cl k 0000

5 External Clock 0000

60

(28)

0x00 번지 0x01 번지 0x02 번지 모델

 표2-38 제품 표시 바이트 (Signature Bytes)

(128KB Flash 모델을 의미)0x97

0x01 ATmega103 0x02 ATmega128

0x03 ATmega1280

( 델을 의미) 0x03 ATmega1280

0x04 ATmega1281

0x96 0x01 -

0x1E

(At l 제품을 의미)

(64KB Flash 모델을 의미)0x96 0x02 ATmega64 0x03 ATmega640

0x95 0x01

(Atmel 제품을 의미) 0x95

(32KB Flash 모델을 의미)

0x01 0x02

0x01 ATmega161 0x02 ATmega163

(29)



ISP 방식의 프로그래머를 지원하는 소프트웨어

소프트웨어 제조회사 교재 지원되는 부품

Atmel Studio 6.2

(Atmel Studio 4.18) Atmel

그림 2-36

Atmel 사의 AVR 계열 Atmel 사의 8051 계열

ToastProgUSB

(T tP 2005) Seniorcom

그림 2-35

Atmel 사의 AVR 계열 At l 사의 8051 계열 (ToastProg2005) Atmel 사의 8051 계열 Atmel 사의 AVR 계열

PonyProg2000

Freeware

그림 2-34

Atmel 사의 8051 계열

PIC, EEPROM 등 등

62

(30)

Atmel Studio

Atmel Studio 의의 Lock & Fuse bits Lock & Fuse bits 설정설정

((그림 그림 22--36) 36)

Default 상태

(31)

ToastprogUSB

ToastprogUSB의의 Lock & Fuse bits Lock & Fuse bits 설정설정

((그림 그림 22--35) 35)

Default 상태

0xFF 0xFF 0xD9 0xE1

 내부 RC 오실레이터 1MHz

 Start-up time: 64ms

64

22주차 주차

22주차 주차

ATmega128

ATmega128의 의 내부 내부 구조 구조 및 및 퓨즈 퓨즈 비트 비트 설정 설정

4. ATmega128

4. ATmega128의 의 클럭시스템과 클럭시스템과 배분 배분

시스템 클럭

클럭 배분 (표 2-13)

입출력장치

메모리 주변장치

시스템클럭 배분

시스템클럭

시스템클럭

Clock Source는

Clock Source  CKSEL[3:0]=[0001], SUT[1:0]=[10]으로 설정

내부 RC 오실레이터가 1MHz로 동작

내부 실레이터가 동작

Fuse 비트에서 CKOPT는 반드시 ‘1’로 설정

XTAL1과 XTAL2 핀에는 아무것도 연결하지 않음 XTAL1과 XTAL2 핀에는 아무것도 연결하지 않음

표 2-21

표 2-22

TOSC1과 TOSC2 핀에 32.768kHz 의 크리스털을 직접 연결

외부에 커패시터는 연결하지 않음

5.

5. 전원 전원 관리 관리 및 및 슬립 슬립 모드 모드

슬립 모드 (Sleep modes)

표 2-24 표 2-26

MCUCR (MCU Control Register) 그림 2-25

표 2-25

6.

6. 시스템 시스템 제어 제어 및 및 리셋 리셋

리셋 ( 2 28)

리셋 소스 (표2-28)

번호 클럭 설명

1 파워온 리셋

(Power-on Reset) 전원 전압 V

가 일정 전압 V

이하로 떨어지 면 리셋

2 외부 리셋

(External Reset) /RESET 핀에 LOW 입력이 일정 전압 V

이하로 1.5usec 이상 유지되면 리셋

브라운아웃검출 리셋 BOD 검출 전압이 일정 전압 V 이하로 3 브라운아웃검출 리셋

(Brown-out Detection) BOD 검출 전압이 일정 전압 V

이하로 2.0usec 이상 떨어지면 리셋

4 와치독 리셋 Watchdog 타임아웃이 발생하면 리셋

4 와치독 리셋

(Watchdog Reset) Watchdog 타임아웃이 발생하면 리셋

그림 2-23 POR (1)

그림 2-27 POR (2)

그림 2-28 EXT

Fuse 비트에서 BODLEVEL과 BODEN 비트 설정 그림 2 29

그림 2-29 BOD

그림 2-30 WDT

MCUCSR (MCU Control and Status Register)  리셋 source를 표시

그림 2-31

그림 2 31

7.

7. 와치독 와치독 타이머 타이머

와치독(Watchdog) 이란?

WDTCR (Watchdog Timer Control Register) 그림 2-33

 표 2-29 와치독 타이머의 분주비 설정

8.

8. 메모리 메모리 락 락 비트와 비트와 퓨즈 퓨즈 비트 비트

1바이트의 메모리 락 비트 와 3바이트의 퓨즈 비트로 구성

메모리 락 비트는 “Chip Erase”명령에 의해서 초기값인 ‘1’로 설정가능

퓨즈 비트는 “Chip Erase”명령에 의해서 영향을 받지 않음

메모리 락 비트의 LB1이 프로그램(0)되면 퓨즈 비트는 락(l k)됨

메모리 락 비트의 LB1이 프로그램(0)되면 퓨즈 비트는 락(lock)됨

해당 비트의 내용을 반드시 숙지 하고 설정할 것!! 잘 모르고 아무렇게

해당 비트의 내용을 반드시 숙지 하고 설정할 것!! 잘 모르고 아무렇게 세팅할 경우 AVR이 오동작할 우려가 있음

특히 크리스털 관련 설정에 주의할 것

표

표22--32 32 메모리

확장 퓨즈 바이트

퓨즈 상위 바이트

퓨즈 상위 바이트

퓨즈 하위 바이트

비트 이름 기능 기본설정 수정설정

 표2-34 확장 퓨즈 바이트 (Extended Fuse Byte)

비 이름 기능 기본설정 수정설정

WDTCR (Watchdog Timer Control Register) ^{그림 2-33}