Когда АЦП делает выборки сигнала, он кодирует его дискретными шагами. Это вносит некоторую ошибку, известную как ошибка квантования. Использование нормального усреднения будет только сглаживать флуктуации сигнала, тогда как метод оверсемплинга и децимации будет увеличивать разрешение. Суть метода заключается в дискретизации сигнала с более высокой частотой и вычислении новой выборки сигнала на основе полученных дополнительных выборок. Требуемая частота дискретизации может быть найдена по формуле 3-1. Сложение дополнительных выборок и сдвиг результата вправо на n, будет давать результат с разрешением, увеличенным на n разрядов. 

   Микроконтроллеры AVR фирмы Atmel имеют в своем составе 10-ти разрядный аналого-цифровой преобразователь (АЦП). В большинстве случаев такой разрядности достаточно, но иногда возникают ситуации, когда требуется более высокая точность. 
   Существуют специальные методы обработки сигналов, позволяющие увеличить разрешение измерений. С помощью метода называемого “оверсемплинг и децимация” данная задача может быть решена без использования внешнего АЦП. 
   В этом руководстве рассмотрена теория и практическое применение данного метода.
   Микроконтроллеры AVR имеют возможность самопрограммирования, то есть могут самостоятельно изменять содержимое своей flash памяти. В практическом плане это означает, что, написав для микроконтроллера специальную программу-загрузчик (так называемый бутлоадер), мы можем обновлять его прошивку, не используя программатор. Причем интерфейс, по которому в микроконтроллер будет передаваться код программы, может быть совершенно произвольным. Обычно для этих целей используется один из аппаратно поддерживаемых интерфейсов, например, SPI, I2C или RS-232. Однако существуют и загрузчики, основанные на программной реализации таких интерфейсов как USB и 1-Wire.
   Для микроконтроллеров AVR существует несметное количество готовых бутлоадеров, и в большинстве случае мы можем спокойно использовать их в своих устройствах, не утруждая себя написанием собственного загрузчика.  В этой статье мы рассмотрим один из таких бутлоадеров, который разработан и свободно распространяется фирмой Chip45, и разберемся как его использовать. 
  При разработке электронных устройств иногда бывает ситуация, когда выводов микроконтроллера не хватает, а использовать другой чип нет возможности. В таких случаях обычно прибегают к схемотехническим трюкам или используют дополнительные внешние микросхемы, например, расширители портов, сдвиговые регистры или мультиплексоры.
   Расширители портов позволяют добавить микроконтроллеру “полноценные”  выводы, работающие как на выход, так и на вход, и, как правило, управляются с помощью стандартных интерфейсов - SPI  или I2C. Это очень удобно, но подобные микросхемы не из дешевых. 
   Бюджетный вариант – использование сдвиговых регистров и мультиплексоров, однако в этом случае полученные дополнительные выводы будут работать только на выход или на вход (исключение составляют универсальные сдвиговые регистры). Впрочем, в большинстве приложений этого вполне достаточно.  
   В этой статье мы рассмотрим расширение портов микроконтроллера с помощью сдвигового регистра 74HC595.  Им можно управлять как стандартными выводами  микроконтроллера, так и с помощью SPI модуля. Также его можно каскадировать, соединяя несколько микросхем в один большой регистр. 
   Чтобы пример был наглядным, с помощью регистров 74HC595 к микроконтроллеру будет подключен семисегментный индикатор. 


   Теперь вы имеете общее представление о последовательном периферийном интерфейсе и можно перейти к рассмотрению SPI модуля. 
   SPI модуль микроконтроллера AVR atmega16 использует для своей работы 4 вывода - MOSI, MISO, SCK и SS. Когда модуль не задействован, эти выводы являются линиями портов ввода/вывода общего назначения. Когда модуль включен, режим работы этих выводов переопределяются.

   Микроконтроллеры AVR имеют в своем составе модули, реализующие стандартные интерфейсы. Эти модули используются для обмена данными с различными периферийными устройствами, например, цифровыми датчиками, микросхемами памяти, ЦАП, АЦП, другими микроконтроллерами и так далее. В этой статье, на примере микроконтроллера atmega16, мы разберемся, как работать с модулем последовательного периферийного интерфейса или модулем SPI (serial peripheral interface).


Майкл Барр

   Сторожевые таймеры могут быть подходящим решением для встраиваемых систем, которые не могут постоянно находиться под присмотром человека.

   Большинство встраиваемых систем должны полагаться на свои силы. Во-первых, если программное обеспечение зависло, не всегда существует возможность дождаться того, кто бы его перезапустил. Во-вторых, некоторые из устройств, например такие, как космические зонды, попросту не достижимы для людей-операторов. И, в-третьих, скорость, с которой оператор может перезагрузить систему, может быть слишком низкой, чтобы удовлетворить временным требованиям по приведению изделия в рабочее состояние.

   Сторожевой таймер – это элемент оборудования, который может использоваться для автоматического обнаружения аномалий программного обеспечения и сброса процессора, если что-то произойдет. В общем случае, сторожевой таймер основан на счетчике, который ведет обратный отсчет от какого-либо начального значения до нуля. Встроенное программное обеспечение выбирает исходное значение счетчика и периодически перезапускает его. Если счетчик достигает нуля до того, как его перезапустят, то предполагается, что программное обеспечение неисправно и процессор перезапускается. Процессор и программа, которую он выполняет, перезапустятся точно так же, как если бы это сделал человек-оператор. 

  Перейдем к модификации описанного программного UART`a под конкретный камушек. Поскольку пишу я в основном про 8-ми разрядные AVR, то эти контроллеры и будем рассматривать. 
   Во всех микроконтроллерах семейства mega есть аппаратный модуль UART, а вот в микроконтроллерах семейства tiny нет. По идее программный UART может потребоваться именно для младшего семейства, но не исключаю возможность использования этого кода и в mega`ах. Пути эмбеддера неисповедимы.       
   Проекты написаны в двух вариантах – для ATTiny45 и для ATmega16. Впрочем, отличия там очень незначительные и касаются только инициализации и прерывания задействованного таймера. 

 Иногда возникает ситуация, когда аппаратных ресурсов микроконтроллера не хватает или требуемый ресурс в его составе отсутствует. Решить эту проблему можно двумя способами – заменить используемый микроконтроллер на другой или реализовать требуемый ресурс программно. Оба способа имеют свои достоинства и недостатки, однако второй вариант часто более предпочтительный, а иногда и единственно возможный. Например, как в случае с 1-Wire интерфейсом, который не поддерживается аппаратно ни в одном 8-ми разрядном микроконтроллере AVR. 
   В этой статье рассмотрена реализация программного UART`а, которую можно модифицировать под любой микроконтроллер, программируемый на Си.
   

  Одно из преимуществ 1-Wire интерфейса заключается в том, что он позволяет организовать сеть из нескольких устройств. До сих пор мы не использовали эту возможность и рассматривали работу только с одним датчиком. Мы разобрались, как подключить Atmel`овскую библиотеку к проекту, как в DS18B20 запустить преобразование температуры, как считывать ее и выводить на дисплей. Настало время перейти к следующему этапу работы – коммуникация с несколькими датчиками на одной 1-Wire шине.