Atmel ATmega2564 8ビット AVR マイクロコントローラオーナーズマニュアル

注記: QFN/MLF パッケージの下にある大きなセンターパッドは金属製で、内部で AVSS に接続されています。機械的な安定性を確保するには、ボードにはんだ付けまたは接着する必要があります。センターパッドが未接続のままになっていると、パッケージがボードから外れてしまう可能性があります。露出パドルを通常の AVSS ピンの代わりに使用することはお勧めしません。

免責事項

このデータシートに記載されている標準値は、同様のプロセス技術で製造された他の AVR マイクロコントローラおよび無線トランシーバのシミュレーションおよび特性評価結果に基づいています。最小値と最大値は、デバイスが特性評価された後に利用可能になります。

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ATmega2564/1284/644RFR2 は、AVR 拡張 RISC アーキテクチャと 8 GHz ISM バンド用の高データレートトランシーバーを組み合わせた低電力 CMOS 2.4 ビットマイクロコントローラーです。
このデバイスは、強力な命令を 1 クロックサイクルで実行することで、XNUMX MHz あたり XNUMX MIPS に近いスループットを実現し、システム設計者が消費電力と処理速度を最適化できるようにします。
無線トランシーバーは、250 kb/s から最大 2 Mb/s までの高データレート、フレーム処理、優れた受信感度、および高い送信出力を提供し、非常に堅牢なワイヤレス通信を可能にします。

ブロック図

図3-1ブロック図

AVR コアは、豊富な命令セットと 32 個の汎用ワーキングレジスタを組み合わせています。32 個のレジスタはすべて算術論理ユニット (ALU) に直接接続されています。XNUMX つの独立したレジスタは、XNUMX つのクロックサイクルで実行される XNUMX つの命令でアクセスできます。結果として得られるアーキテクチャは、従来の CISC マイクロコントローラよりも最大 XNUMX 倍高速なスループットを実現しながら、非常にコード効率に優れています。システムには、内部ボリュームが含まれています。tag優れた電圧制御と高度な電源管理。漏れ電流が少ないのが特徴で、バッテリー駆動時間を延長します。
無線トランシーバーは、最小限の外部コンポーネントを使用した完全に統合された ZigBee ソリューションです。優れた RF パフォーマンスと低コスト、小型サイズ、低消費電流を兼ね備えています。無線トランシーバーには、水晶安定化フラクショナル N シンセサイザー、送信機、受信機、拡散と逆拡散による完全な直接シーケンス拡散スペクトル信号 (DSSS) 処理が含まれています。このデバイスは、IEEE802.15.4-2011/2006/2003 および ZigBee 標準に完全に互換性があります。 ATmega2564/1284/644RFR2 は、以下の機能を提供します: 書き込み中の読み取り機能を備えた 256K/128K/64K バイトのインシステムプログラマブル (ISP) フラッシュ、8K/4K/2K バイトの EEPROM、32K/16K/8K バイトの SRAM、最大 35 の汎用 I/O ライン、32 の汎用作業レジスタ、リアルタイムカウンタ (RTC)、比較モードと PWM を備えた 6 つの柔軟なタイマ/カウンタ、32 ビットのタイマ/カウンタ、2 つの USART、バイト指向の 2 線式シリアルインターフェイス、オプションの差動入力を備えた 8 チャネル、10 ビットのアナログ - デジタルコンバータ (ADC)tagプログラム可能なゲイン、内部発振器付きプログラム可能なウォッチドッグタイマー、SPIシリアルポート、IEEE std. 1149.1準拠JTAG テストインターフェイス。オンチップデバッグシステムへのアクセス、プログラミング、および 6 つのソフトウェア選択可能な省電力モードにも使用されます。
アイドルモードでは、CPU が停止しますが、SRAM、タイマー/カウンター、SPI ポート、および割り込みシステムは引き続き機能します。パワーダウンモードでは、レジスタの内容が保存されますが、発振器はフリーズし、次の割り込みまたはハードウェアリセットまで他のすべてのチップ機能が無効になります。省電力モードでは、非同期タイマーは引き続き実行されるため、デバイスの他の部分がスリープ状態の間、ユーザーはタイマーベースを維持できます。ADC ノイズ低減モードでは、非同期タイマーと ADC を除く CPU とすべての I/O モジュールが停止し、ADC 変換中のスイッチングノイズが最小限に抑えられます。スタンバイモードでは、デバイスの他の部分がスリープ状態の間、RC 発振器が実行されます。これにより、非常に高速な起動と低消費電力の組み合わせが可能になります。拡張スタンバイモードでは、メイン RC 発振器と非同期タイマーの両方が引き続き実行されます。
CPU クロックを 16MHz に設定し、無線トランシーバーの最も重要な状態におけるマイクロコントローラの標準的な供給電流を以下の図 3-2 に示します。

図3-2 無線トランシーバとマイクロコントローラ（16MHz）の供給電流

送信出力は最大に設定されています。無線トランシーバーがスリープモードの場合、電流は AVR マイクロコントローラによってのみ消費されます。
ディープスリープモードでは、データ保持を必要としないすべての主要なデジタルブロックが主電源から切断され、リーク電流が非常に小さくなります。ウォッチドッグタイマー、MAC シンボルカウンター、32.768kHz 発振器は、引き続き動作するように構成できます。

このデバイスは、Atmel の高密度不揮発性メモリ技術を使用して製造されています。
オンチップ ISP フラッシュにより、プログラムメモリを SPI シリアルインターフェイス、従来の不揮発性メモリプログラマ、または AVR コアで実行されるオンチップブートプログラムを介してシステム内で再プログラムできます。ブートプログラムは、任意のインターフェイスを使用して、アプリケーションフラッシュメモリにアプリケーションプログラムをダウンロードできます。
ブートフラッシュセクションのソフトウェアは、アプリケーションフラッシュセクションが更新されている間も実行され続けるため、真の Read-While-Write 操作が実現します。8 ビット RISC CPU とインシステムセルフプログラマブルフラッシュをモノリシックチップ上に組み合わせた Atmel ATmega2564/1284/644RFR2 は、多くの組み込み制御アプリケーションに非常に柔軟でコスト効率の高いソリューションを提供する強力なマイクロコントローラです。
ATmega2564/1284/644RFR2 AVR は、C コンパイラ、マクロアセンブラ、プログラムデバッガ/シミュレータ、インサーキットエミュレータ、評価キットなどのプログラムおよびシステム開発ツールの完全なスイートでサポートされています。

ピンの説明

EVDD
外部アナログ電源電圧tage.

開発
外部デジタル供給電圧tage.

AVDD
安定化アナログ電源電圧tage (内部生成)。

DVDD
規制デジタル供給量tage (内部生成)。

DVSS
デジタルグラウンド。

AVSS
アナロググラウンド。

ポートB (PB7…PB0)
ポート B は、内部プルアップ抵抗 (各ビットごとに選択) を備えた 8 ビットの双方向 I/O ポートです。ポート B の出力バッファは、シンクとソースの両方の能力が高い対称的なドライブ特性を備えています。入力として、外部からローにプルダウンされたポート B ピンは、プルアップ抵抗がアクティブになっている場合、電流をソースします。ポート B ピンは、クロックが動作していなくても、リセット条件がアクティブになるとトライステートになります。
ポート B は、ATmega2564/1284/644RFR2 のさまざまな特殊機能も提供します。

ポートD (PD7…PD0)
ポート D は、内部プルアップ抵抗 (各ビットごとに選択) を備えた 8 ビットの双方向 I/O ポートです。ポート D 出力バッファは、シンクとソースの両方の能力が高い対称的なドライブ特性を備えています。入力として、外部からローにプルダウンされたポート D ピンは、プルアップ抵抗がアクティブになっている場合、電流をソースします。ポート D ピンは、クロックが動作していなくても、リセット条件がアクティブになるとトライステートになります。
ポート D は、ATmega2564/1284/644RFR2 のさまざまな特殊機能も提供します。

ポートE (PE7、PE5…PE0)
内部的には、ポート E は、内部プルアップ抵抗 (各ビットごとに選択) を備えた 8 ビットの双方向 I/O ポートです。ポート E の出力バッファは、高いシンクおよびソース機能を備えた対称的なドライブ特性を備えています。入力として、外部で低くプルダウンされたポート E ピンは、プルアップ抵抗がアクティブになっている場合に電流をソースします。ポート E ピンは、クロックが動作していなくても、リセット条件がアクティブになるとトライステートになります。
QFN48 パッケージのピン数が少ないため、ポート E6 はピンに接続されていません。ポート E は、ATmega2564/1284/644RFR2 のさまざまな特殊機能も提供します。

Port F (PF7..PF5,PF4/3,PF2…PF0)
内部的には、ポート F は、内部プルアップ抵抗 (各ビットごとに選択) を備えた 8 ビットの双方向 I/O ポートです。ポート F 出力バッファは、シンクとソースの両方の能力が高い対称的なドライブ特性を備えています。入力として、外部で低くプルダウンされたポート F ピンは、プルアップ抵抗がアクティブになっている場合に電流をソースします。ポート F ピンは、クロックが動作していなくても、リセット条件がアクティブになるとトライステートになります。
QFN48 パッケージのピン数が少ないため、ポート F3 と F4 は同じピンに接続されます。過度の電力消費を避けるために、I/O 構成は慎重に行う必要があります。
ポート F は、ATmega2564/1284/644RFR2 のさまざまな特殊機能も提供します。

ポートG (PG4、PG3、PG1)
内部的には、ポートGは6ビットの双方向I/Oポートで、内部プルアップ抵抗（各ビットごとに選択）を備えています。ポートGの出力バッファは、シンクとソースの両方の能力が高く、対称的な駆動特性を持っています。ただし、PG3とPG4の駆動力は他のポートピンに比べて低くなっています。出力電圧はtag電圧降下 (VOH、VOL) は高くなりますが、リーク電流は小さくなります。入力として、外部からローにプルダウンされたポート G ピンは、プルアップ抵抗がアクティブになっている場合に電流を供給します。ポート G ピンは、クロックが動作していなくても、リセット条件がアクティブになるとトライステートになります。
QFN48 パッケージのピン数が少ないため、ポート G0、G2、G5 はピンに接続されません。
ポート G は、ATmega2564/1284/644RFR2 のさまざまな特殊機能も提供します。

翻訳
AVSS_RFP は、双方向差動 RF I/O ポート専用のグランドピンです。

AVSS_RFN
AVSS_RFN は、双方向差動 RF I/O ポート専用のグランドピンです。

提案依頼書
RFP は、双方向差動 RF I/O ポートの正極端子です。

ラジオN
RFN は、双方向差動 RF I/O ポートの負極端子です。

RSTN
リセット入力。このピンのローレベルが最小パルス長より長い場合、クロックが動作していなくてもリセットが生成されます。より短いパルスではリセットが生成されるとは限りません。

クリスタル1
反転16MHz水晶発振器への入力 amp一般に、XTAL1 と XTAL2 間の水晶が無線トランシーバーの 16MHz 基準クロックを提供します。

クリスタル2
反転16MHz水晶発振器の出力 amplifier。

TST
プログラミングおよびテストモードイネーブルピン。ピン TST を使用しない場合は、ローにプルします。

CLKI
クロックシステムへの入力。選択すると、マイクロコントローラの動作クロックが提供されます。

未使用のピン
フローティングピンはデジタル入力の電力消費を引き起こす可能性がある。tage. 適切なソースに接続する必要があります。通常の動作モードでは、内部プルアップ抵抗を有効にすることができます (リセットでは、すべての GPIO が入力として設定され、プルアップ抵抗はまだ有効になっていません)。
双方向 I/O ピンは、グランドまたは電源に直接接続しないでください。
デジタル入力ピン TST と CLKI を接続する必要があります。未使用のピン TST は AVSS に接続でき、CLKI は DVSS に接続する必要があります。
出力ピンはデバイスによって駆動され、フローティング状態になりません。電源ピンとそれぞれのグランド電源ピンは内部で接続されています。
XTAL1とXTAL2は、決して電圧を供給することを強制されない。tag同時にe。

QFN-48 パッケージの互換性と機能制限

アフリカ
参考巻tagA/D コンバータの出力は ATmega2564/1284/644RFR2 のピンに接続されていません。

ポート E6
ポート E6 は ATmega2564/1284/644RFR2 のピンに接続されていません。タイマー 3 へのクロック入力および外部割り込み 6 としての代替ピン機能は使用できません。

ポート F3 および F4
ポート F3 と F4 は、ATmega2564/1284/644RFR2 の同じピンに接続されています。過度の電流消費を避けるために、出力構成は慎重に行う必要があります。
ポートF4の代替ピン機能はJTAG インターフェース。JTAG インターフェースを使用する場合は、ポートF3を入力として設定し、代替ピン機能出力DIG4（RX/TXインジケータ）を無効にする必要があります。そうでない場合は、JTAG インターフェースは動作しません。誤ってポート F3 を駆動するプログラムを消去できるように、SPIEN ヒューズをプログラムする必要があります。
利用可能な ADC へのシングルエンド入力チャネルは 7 つだけです。

ポート G0
ポートG0はATmega2564/1284/644RFR2のピンに接続されていません。代替ピン機能DIG3（反転RX/TXインジケータ）は使用できません。JTAG インターフェースが使用されていない場合でも、ポート F4 の DIG3 代替ピン機能出力は RX/TX インジケーターとして使用できます。

ポート G2
ポート G2 は ATmega2564/1284/644RFR2 のピンに接続されていません。代替ピン機能 AMR (タイマー 2 への非同期自動メーター読み取り入力) は使用できません。

ポート G5
ポート G5 は ATmega2564/1284/644RFR2 のピンに接続されていません。代替ピン機能 OC0B (8 ビットタイマー 0 の出力比較チャネル) は使用できません。

RSTON
内部リセット状態を通知する RSTON リセット出力は、ATmega2564/1284/644RFR2 のピンに接続されていません。

構成の概要

アプリケーション要件に応じて、可変メモリサイズにより、消費電流とリーク電流を最適化できます。

表3-1 メモリ構成

デバイス	フラッシュ	EEPROM	スラム
ATmega2564RFR2	256KB	8KB	32KB
ATmega1284RFR2	128KB	4KB	16KB
ATmega644RFR2	64KB	2KB	8KB

パッケージと関連するピン構成はすべてのデバイスで同じであり、アプリケーションに完全な機能を提供します。

表3-2 システム構成

デバイス	パッケージ	GPIO	シリアルIF	ADC チャネル
ATmega2564RFR2	QFN48	33	2 USART、SPI、TWI	7
ATmega1284RFR2	QFN48	33	2 USART、SPI、TWI	7
ATmega644RFR2	QFN48	33	2 USART、SPI、TWI	7

これらのデバイスは、ZigBee および IEEE 802.15.4 仕様に基づくアプリケーション向けに最適化されています。アプリケーションスタック、ネットワーク層、センサーインターフェイス、優れた電源制御を XNUMX つのチップに統合することで、長年にわたる動作が可能になります。

表3-3 アプリケーションプロfile

デバイス	応用
ATmega2564RFR2	IEEE 802.15.4 / ZigBee Pro 向け大規模ネットワークコーディネーター / ルーター
ATmega1284RFR2	IEEE 802.15.4 用ネットワークコーディネーター / ルーター
ATmega644RFR2	エンドノードデバイス/ネットワークプロセッサ

アプリケーション回路

基本的なアプリケーション図

シングルエンド RF コネクタを備えた ATmega2564/1284/644RFR2 の基本的なアプリケーション回路図を以下の図 4-1 に示します。また、関連する部品表を 4 ページの表 1-10 に示します。50Ω シングルエンド RF 入力は、バラン B100 を使用して 1Ω 差動 RF ポートインピーダンスに変換されます。コンデンサ C1 と C2 は、RF 入力と RF ポートの AC 結合を提供し、コンデンサ C4 はマッチングを改善します。

図4-1. 基本アプリケーション回路図（48ピンパッケージ）

電源バイパスコンデンサ（CB2、CB4）は、外部アナログ電源ピン（EVDD、ピン44）と外部デジタル電源ピン（DEVDD、ピン16）に接続されています。コンデンサC1は、RFN/RFPに必要なAC結合を提供します。
フローティングピンは過度の電力消費を引き起こす可能性があります (電源投入時など)。適切なソースに接続する必要があります。GPIO はグランドまたは電源に直接接続しないでください。
デジタル入力ピン TST と CLKI を接続する必要があります。ピン TST を使用しない場合は AVSS に接続し、未使用のピン CLKI は DVSS に接続できます (「未使用ピン」の章を参照)。
コンデンサCB1とCB3は、統合されたアナログおよびデジタルボリュームのバイパスコンデンサです。tag安定した動作を確保し、ノイズ耐性を向上させるために、e レギュレータを使用します。
最高のパフォーマンスを得るには、コンデンサをピンのできるだけ近くに配置し、接地への接続抵抗とインダクタンスを低くする必要があります。

水晶 (XTAL)、1 つの負荷コンデンサ (CX2、CX1)、およびピン XTAL2 と XTAL16 に接続された内部回路は、2.4GHz トランシーバーの XNUMXMHz 水晶発振器を形成します。基準周波数の最高の精度と安定性を実現するには、大きな寄生容量を避ける必要があります。水晶ラインは、デジタル I/O 信号に近づかないように、できるだけ短く配線する必要があります。これは、高データレートモードでは特に必要です。
内部の低電力 (32.768µA 未満) 水晶発振器に接続された 1 kHz 水晶は、32 ビット IEEE 802.15.4 シンボルカウンター (「MAC シンボルカウンター」) や非同期タイマー T/C2 (「PWM および非同期操作を備えたタイマー/カウンター 2」) を使用したリアルタイムクロックアプリケーションなど、すべての低電力モードに安定した時間基準を提供します。
CX3、CX4 を含む合計シャント容量は、両方のピンで 15pF を超えてはなりません。
発振器の供給電流が非常に低いため、PCB のレイアウトを慎重に行う必要があり、漏れ経路を回避する必要があります。
デジタル信号を切り替えることで水晶ピンまたは RF ピンにクロストークや放射が発生すると、システムパフォーマンスが低下する可能性があります。デジタル出力信号の最小駆動強度設定をプログラミングすることをお勧めします (「DPDS0 – ポートドライバー強度レジスタ 0」を参照)。

表4-1. 部品表（BoM）

指示装置	説明	価値	メーカー	部品番号	コメント
B1	SMDバラン SMDバラン/フィルター	2.4GHz帯	ヴュルト・ヨハンソン・テクノロジー	748421245 2450FB15L0001	フィルター付属
CB1 CB3	LDO VREG バイパスコンデンサ	1 mF (最小 100nF)	AVX 村田	0603YD105KAT2A GRM188R61C105KA12D	型番（１） 10％16V
CB2 CB4	電源バイパスコンデンサ	1 mF (最小 100nF)	AVX 村田	0603YD105KAT2A GRM188R61C105KA12D	型番（１） 10％16V
CX1、CX2	16MHz水晶負荷コンデンサ	12pF	AVX 村田	06035A120JA GRP1886C1H120JA01	重心（１） 5％50V
CX3、CX4	32.768kHz水晶負荷コンデンサ	12 … 25 pF
C1、C2	RFカップリングコンデンサ	22pF	エプコスエプコス AVX	B37930 B37920 06035A220JAT2A	重心0% 5V (0402または0603)
C4 (オプション)	RFマッチング	0.47pF	ジョンズテック
クリスタル	結晶	CX-4025 16MHz SX-4025 16MHz	ACAL タイジェン・シワード	XWBBPL-F-1 A207-011
クリスタル32kHz	結晶				Rs=100kオーム

改訂履歴

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Rev. 42073BS-MCU ワイヤレス-09/14

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Rev. 8393AS-MCU ワイヤレス-02/13

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ドキュメント / リソース

Atmel ATmega2564 8ビット AVR マイクロコントローラ [pdf] 取扱説明書
ATmega2564RFR2、ATmega1284RFR2、ATmega644RFR2、ATmega2564 8 ビット AVR マイクロコントローラ、ATmega2564、8 ビット AVR マイクロコントローラ、AVR マイクロコントローラ、マイクロコントローラ

参考文献

ユーザーマニュアル

特徴

アプリケーション

ピン構成