Shrnutí na Úvod do mikrokontrolérů AVR a ATmega

## Úvod AVR jsou 8bitové jednočipové mikrokontroléry původně od firmy Atmel (nyní Microchip). Řada **ATmega** je mezi nimi nejrozšířenější a používá se v projektech, výuce i v hobby platformách jako Arduino UNO (ATmega328P). Tento materiál shrnuje architekturu, periférie, programování a praktické použití ATmega pro samostudium. > **Definice:** AVR jsou 8bitové RISC mikrokontroléry s Harvardskou architekturou; ATmega je konkrétní řada těchto MCU vhodná pro výuku i praktické projekty. ## 1. Základní vlastnosti AVR / ATmega - **RISC architektura**: jednoduché instrukce, většina vykonána za 1 takt - **Harvardská architektura**: oddělený přístup do programové paměti a datové paměti - **Nízká spotřeba energie**, jednoduché programování a bohatá komunita Did you know that Arduino UNO uses the ATmega328P as its main MCU? ## 2. Architektura a bloky mikrokontroléru ### Hlavní bloky - CPU: 8bitové jádro - Flash: paměť programu - SRAM: dočasná data a zásobník - EEPROM: trvalé uložení nastavení - GPIO porty: PORTA, PORTB, PORTC, … - Periferie: časovače/čítače, ADC, UART, SPI, I²C (TWI), přerušení > **Definice:** GPIO jsou univerzální vstupně-výstupní piny, které lze konfigurovat jako vstup nebo výstup. ### Jak Harvardská architektura pomáhá - Oddělené cesty pro instrukce a data zrychlují přístup a umožňují současné čtení instrukce a dat. ## 3. Paměťová struktura (srovnávací tabulka) | Typ paměti | Účel | Charakteristika | |---|---:|---| | Flash | Program | Nevypisovatelná za běhu (pouze zápis programátorem/bootloaderem), větší kapacita | | SRAM | Proměnné | Rychlá, volatilní, používá se pro běžné proměnné a zásobník | | EEPROM | Nastavení | Trvalé uložení dat i po vypnutí, pomalejší zápis | > **Definice:** EEPROM je paměť vhodná pro ukládání konfigurace, která musí přetrvat i po odpojení napájení. ## 4. Vstupně-výstupní porty a přerušení - Porty označeny jmény (PORTA, PORTB, …). Každý pin lze nastavit jako **vstup** nebo **výstup**. - Možnost aktivace vnitřního pull-up rezistoru pro vstupy. - Některé piny mohou generovat externí přerušení pro okamžitou reakci na událost. Praktický příklad: nastavení LED na výstup a tlačítka na vstup s pull-up 1. Konfigurace pinu jako výstup pro LED 2. Konfigurace pinu jako vstup a aktivace pull-up pro tlačítko 3. Při stisku tlačítka číst stav a měnit LED ## 5. Časovače, čítače a PWM - ATmega obvykle obsahuje 8bitové i 16bitové časovače - Použití pro měření času, generování časových událostí a PWM signálů - PWM (pulzně šířková modulace) se používá k řízení motorů a jasu LED Praktické použití: řízení rychlosti stejnosměrného motoru pomocí PWM signálu na pinu připojeném k výkonovému tranzistoru. ## 6. ADC převodník - Typicky 10bitový ADC s více vstupními kanály - Převádí analogické napětí na digitální hodnotu Příklad: měření napětí z potenciometru na kanálu ADC a následné nastavení jasu LED podle naměřené hodnoty. ## 7. Komunikační rozhraní - UART: sériová komunikace pro debug a komunikaci s PC - SPI: rychlá linka pro připojení senzorů, pamětí a periferií - I²C (TWI): sběrnice pro více zařízení se společnými datovými a hodinovými vodiči Praktický příklad: připojení teplotního senzoru přes I²C a zápis hodnot do EEPROM.