Atmel ATmega2564 8bit AVR mikrokontroller användarmanual

Notera: Den stora mittkudden under QFN/MLF-paketet är gjord av metall och internt ansluten till AVSS. Det bör lödas eller limmas på skivan för att säkerställa god mekanisk stabilitet. Om mittkudden lämnas oansluten kan paketet lossna från brädet. Det rekommenderas inte att använda den exponerade paddeln som ersättning för de vanliga AVSS-stiften.

Ansvarsfriskrivning

Typiska värden i detta datablad är baserade på simulerings- och karakteriseringsresultat för andra AVR-mikrokontroller och radiosändtagare tillverkade i en liknande processteknologi. Minsta och högsta värden kommer att vara tillgängliga efter att enheten har karakteriserats.

Överview

ATmega2564/1284/644RFR2 är en lågeffekts CMOS 8-bitars mikrokontroller baserad på AVR-förbättrad RISC-arkitektur kombinerad med en transceiver med hög datahastighet för 2.4 GHz ISM-bandet.
Genom att exekvera kraftfulla instruktioner i en enda klockcykel, uppnår enheten en genomströmning som närmar sig 1 MIPS per MHz, vilket gör att systemdesignern kan optimera strömförbrukningen kontra bearbetningshastigheten.
Radiosändtagaren ger höga datahastigheter från 250 kb/s upp till 2 Mb/s, ramhantering, enastående mottagarkänslighet och hög sändningseffekt som möjliggör en mycket robust trådlös kommunikation.

Blockdiagram

Figur 3-1 Blockdiagram

AVR-kärnan kombinerar en rik instruktionsuppsättning med 32 arbetsregister för allmänna ändamål. Alla 32 register är direkt anslutna till den aritmetiska logiska enheten (ALU). Två oberoende register kan nås med en enda instruktion som exekveras i en klockcykel. Den resulterande arkitekturen är mycket kodeffektiv samtidigt som den uppnår genomströmningar upp till tio gånger snabbare än konventionella CISC-mikrokontroller. Systemet inkluderar intern voltage-reglering och en avancerad energihantering. Utmärkt av den lilla läckströmmen tillåter den en längre drifttid från batteriet.
Radiosändtagaren är en helt integrerad ZigBee-lösning som använder ett minimum antal externa komponenter. Den kombinerar utmärkt RF-prestanda med låg kostnad, liten storlek och låg strömförbrukning. Radiosändtagaren inkluderar en kristallstabiliserad fraktionell-N-synthesizer, sändare och mottagare, och full Direct Sequence Spread Spectrum Signal (DSSS) bearbetning med spridning och avspridning. Enheten är helt kompatibel med IEEE802.15.4-2011/2006/2003 och ZigBee-standarder. ATmega2564/1284/644RFR2 har följande funktioner: 256K/128K/64K byte av In-System Programmerbar (ISP) Flash med läs-under-skriv-kapacitet, 8K/4K/2K byte EEPROM, 32K/16K/8K byte SRAM, upp till 35 allmänna I/O-linjer, 32 allmänna arbetsregister, realtidsräknare (RTC), 6 flexibla timer/räknare med jämförelselägen och PWM, en 32 bitars timer/räknare, 2 USART, en byteorienterad 2-tråds Seriellt gränssnitt, en 8-kanals, 10 bitars analog till digital omvandlare (ADC) med en valfri differentialingång stage med programmerbar förstärkning, programmerbar Watchdog Timer med intern oscillator, en SPI seriell port, IEEE std. 1149.1-kompatibel JTAG testgränssnitt, används också för åtkomst till On-chip Debug-systemet och programmering och 6 programvaruvalbara energisparlägen.
Idle-läget stoppar CPU:n samtidigt som SRAM, timer/räknare, SPI-port och avbrottssystem kan fortsätta att fungera. Avstängningsläget sparar registerinnehållet men fryser oscillatorn, vilket inaktiverar alla andra chipfunktioner tills nästa avbrott eller hårdvaruåterställning. I energisparläge fortsätter den asynkrona timern att köras, vilket gör att användaren kan behålla en timerbas medan resten av enheten sover. ADC-brusreduceringsläget stoppar CPU:n och alla I/O-moduler utom asynkron timer och ADC, för att minimera omkopplingsbrus under ADC-konverteringar. I standbyläge är RC-oscillatorn igång medan resten av enheten sover. Detta möjliggör mycket snabb uppstart i kombination med låg strömförbrukning. I Extended Standby-läge fortsätter både RC-huvudoscillatorn och den asynkrona timern att köras.
Typisk matningsström för mikrokontrollern med CPU-klockan inställd på 16MHz och radiosändtagaren för de viktigaste tillstånden visas i figur 3-2 nedan.

Figur 3-2 Radiosändtagare och mikrokontroller (16MHz) matar ström

Sändningseffekten är inställd på maximal. Om radiosändtagaren är i SLEEP-läge avleds strömmen endast av AVR-mikrokontrollern.
I djupt viloläge kopplas alla större digitala block utan krav på datalagring bort från huvudmatningen, vilket ger en mycket liten läckström. Watchdog-timer, MAC-symbolräknare och 32.768 kHz oscillator kan konfigureras för att fortsätta att köras.

Enheten är tillverkad med Atmels icke-flyktiga minnesteknik med hög densitet.
On-chip ISP Flash gör att programminnet kan programmeras om i systemet via ett SPI seriellt gränssnitt, av en konventionell icke-flyktigt minnesprogrammerare, eller genom on-chip boot-program som körs på AVR-kärnan. Startprogrammet kan använda vilket gränssnitt som helst för att ladda ner applikationsprogrammet i applikationens Flash-minne.
Programvaran i startflash-sektionen kommer att fortsätta att köras medan applikationens Flash-sektion uppdateras, vilket ger äkta Read-While-Write-funktion. Genom att kombinera en 8-bitars RISC-processor med självprogrammerbar flash i systemet på ett monolitiskt chip, är Atmel ATmega2564/1284/644RFR2 en kraftfull mikrokontroller som ger en mycket flexibel och kostnadseffektiv lösning för många inbyggda kontrollapplikationer.
ATmega2564/1284/644RFR2 AVR stöds med en komplett uppsättning program- och systemutvecklingsverktyg inklusive: C-kompilator, makrosammanställare, programfelsökning/simulatorer, in-circuit-emulatorer och utvärderingskit.

Pin Beskrivningar

EVDD
Extern analog matning voltage.

DEVDD
Extern digital matning voltage.

AVDD
Reglerad analog matning voltage (internt genererad).

DVDD
Reglerad digital matning voltage (internt genererad).

DVSS
Digital mark.

AVSS
Analog jord.

Port B (PB7…PB0)
Port B är en 8-bitars dubbelriktad I/O-port med interna pull-up resistorer (valda för varje bit). Port B-utgångsbuffertarna har symmetriska drivegenskaper med både hög sänk- och källkapacitet. Som ingångar kommer Port B-stift som externt dras lågt att ge ström om pull-up-motstånden är aktiverade. Port B-stiften är tri-staterade när ett återställningstillstånd blir aktivt, även om klockan inte går.
Port B tillhandahåller också funktioner för olika specialfunktioner hos ATmega2564/1284/644RFR2.

Port D (PD7…PD0)
Port D är en 8-bitars dubbelriktad I/O-port med interna pull-up resistorer (valda för varje bit). Port D-utgångsbuffertarna har symmetriska drivegenskaper med både hög sänk- och källkapacitet. Som ingångar kommer Port D-stift som externt dras lågt att ge ström om pull-up-motstånden är aktiverade. Port D-stiften är tri-staterade när ett återställningstillstånd blir aktivt, även om klockan inte går.
Port D tillhandahåller också funktioner för olika specialfunktioner hos ATmega2564/1284/644RFR2.

Port E (PE7,PE5…PE0)
Internt Port E är en 8-bitars dubbelriktad I/O-port med interna pull-up resistorer (valda för varje bit). Port E-utgångsbuffertarna har symmetriska drivegenskaper med både hög sänk- och källkapacitet. Som ingångar kommer Port E-stift som externt dras lågt att ge ström om pull-up-motstånden är aktiverade. Port E-stiften är tri-staterade när ett återställningstillstånd blir aktivt, även om klockan inte går.
På grund av det låga antalet stift i QFN48-paketet är port E6 inte ansluten till ett stift. Port E tillhandahåller också funktioner för olika specialfunktioner hos ATmega2564/1284/644RFR2.

Port F (PF7..PF5,PF4/3,PF2…PF0)
Internt Port F är en 8-bitars dubbelriktad I/O-port med interna pull-up resistorer (valda för varje bit). Port F-utgångsbuffertarna har symmetriska drivegenskaper med både hög sänk- och källkapacitet. Som ingångar kommer Port F-stift som externt dras lågt att ge ström om pull-up-motstånden är aktiverade. Port F-stiften är tri-staterade när ett återställningstillstånd blir aktivt, även om klockan inte går.
På grund av det låga antalet stift i QFN48-paketet är portar F3 och F4 anslutna till samma stift. I/O-konfigurationen bör göras noggrant för att undvika överdriven effektförlust.
Port F tillhandahåller också funktioner för olika specialfunktioner hos ATmega2564/1284/644RFR2.

Port G (PG4,PG3,PG1)
Internt Port G är en 6-bitars dubbelriktad I/O-port med interna pull-up resistorer (valda för varje bit). Port G-utgångsbuffertarna har symmetriska drivegenskaper med både hög sink- och källkapacitet. Drivstyrkan hos PG3 och PG4 är dock reducerad jämfört med de andra portstiften. Utgången voltage drop (VOH, VOL) är högre medan läckströmmen är mindre. Som ingångar kommer Port G-stift som externt dras lågt att ge ström om pull-up-motstånden är aktiverade. Port G-stiften är tri-staterade när ett återställningstillstånd blir aktivt, även om klockan inte går.
På grund av det låga antalet stift i QFN48-paketet är port G0, G2 och G5 inte anslutna till ett stift.
Port G tillhandahåller också funktioner för olika specialfunktioner hos ATmega2564/1284/644RFR2.

AVSS_RFP
AVSS_RFP är ett dedikerat jordstift för den dubbelriktade, differentiella RF I/O-porten.

AVSS_RFN
AVSS_RFN är ett dedikerat jordstift för den dubbelriktade, differentiella RF I/O-porten.

RFP
RFP är den positiva terminalen för den dubbelriktade, differentiella RF I/O-porten.

RFN
RFN är den negativa terminalen för den dubbelriktade, differentiella RF I/O-porten.

RSTN
Återställ ingång. En låg nivå på detta stift under längre tid än den minsta pulslängden kommer att generera en återställning, även om klockan inte går. Kortare pulser är inte garanterade att generera en återställning.

XTAL1
Ingång till den inverterande 16MHz kristalloscillatorn amplifier. I allmänhet tillhandahåller en kristall mellan XTAL1 och XTAL2 radiosändtagarens referensklocka på 16MHz.

XTAL2
Utgång från den inverterande 16MHz kristalloscillatorn amplivligare.

TST
Programmering och testläge aktivera pin. Om stift TST inte används dra det till lågt.

CLKI
Ingång till klocksystemet. Om det väljs tillhandahåller det mikrokontrollerns driftklocka.

Oanvända stift
Flytande stift kan orsaka strömavbrott i den digitala ingångentage. De bör anslutas till en lämplig källa. I normala driftlägen kan de interna pull-up-motstånden aktiveras (i Reset är alla GPIO konfigurerade som ingång och pull-up-motstånden är fortfarande inte aktiverade).
Dubbelriktade I/O-stift får inte anslutas till jord eller strömförsörjning direkt.
De digitala ingångsstiften TST och CLKI måste vara anslutna. Om oanvänd stift kan TST anslutas till AVSS medan CLKI ska anslutas till DVSS.
Utgångsstiften drivs av enheten och flyter inte. Strömförsörjningsstift respektive jordförsörjningsstift är sammankopplade internt.
XTAL1 och XTAL2 ska aldrig tvingas leverera voltage samtidigt.

Kompatibilitet och funktionsbegränsningar för QFN-48-paketet

AREF
Referensen voltagUtgången på A/D-omvandlaren är inte ansluten till ett stift i ATmega2564/1284/644RFR2.

Port E6
Port E6 är inte ansluten till ett stift i ATmega2564/1284/644RFR2. Det alternativa stiftet fungerar som klockingång till timer 3 och externt avbrott 6 är inte tillgängliga.

Port F3 och F4
Portarna F3 och F4 är anslutna till samma stift i ATmega2564/1284/644RFR2. Utgångskonfigurationen bör göras noggrant för att undvika överdriven strömförbrukning.
Den alternativa stiftfunktionen för port F4 används av JTAG gränssnitt. Om JTAG gränssnittet används måste porten F3 konfigureras som ingång och den alternativa stiftfunktionens utgång DIG4 (RX/TX-indikator) måste vara inaktiverad. Annars har JTAG gränssnittet kommer inte att fungera. SPIEN Fuse bör programmeras för att kunna radera ett program som av misstag driver port F3.
Det finns bara 7 enkelsidiga ingångskanaler till ADC:n tillgängliga.

Port G0
Porten G0 är inte ansluten till ett stift i ATmega2564/1284/644RFR2. Den alternativa stiftfunktionen DIG3 (inverterad RX/TX-indikator) är inte tillgänglig. Om JTAG gränssnittet används inte. DIG4 alternativa stiftfunktionsutgång från port F3 kan fortfarande användas som RX/TX-indikator.

Port G2
Porten G2 är inte ansluten till ett stift i ATmega2564/1284/644RFR2. Den alternativa stiftfunktionen AMR (asynkron automatiserad mätaravläsningsingång till timer 2) är inte tillgänglig.

Port G5
Porten G5 är inte ansluten till ett stift i ATmega2564/1284/644RFR2. Den alternativa stiftfunktionen OC0B (utgångsjämförelsekanal för 8-bitars timer 0) är inte tillgänglig.

RSTON
RSTON-återställningsutgången som signalerar det interna återställningstillståndet är inte ansluten till ett stift i ATmega2564/1284/644RFR2.

Konfigurationssammanfattning

Enligt applikationskraven tillåter en variabel minnesstorlek att optimera strömförbrukning och läckström.

Tabell 3-1 Minneskonfiguration

Anordning	Flash	EEPROM	SRAM
ATmega2564RFR2	256KB	8KB	32KB
ATmega1284RFR2	128KB	4KB	16KB
ATmega644RFR2	64KB	2KB	8KB

Paketet och tillhörande stiftkonfiguration är densamma för alla enheter som ger applikationen full funktionalitet.

Tabell 3-2 Systemkonfiguration

Anordning	Paket	GPIO	Seriell IF	ADC-kanal
ATmega2564RFR2	QFN48	33	2 USART, SPI, TWI	7
ATmega1284RFR2	QFN48	33	2 USART, SPI, TWI	7
ATmega644RFR2	QFN48	33	2 USART, SPI, TWI	7

Enheterna är optimerade för applikationer baserade på ZigBee och IEEE 802.15.4-specifikationen. Att ha applikationsstack, nätverkslager, sensorgränssnitt och en utmärkt effektkontroll kombinerade i ett enda chip under många års drift borde vara möjligt.

Tabell 3-3 Application Profile

Anordning	Ansökan
ATmega2564RFR2	Stor nätverkskoordinator / router för IEEE 802.15.4 / ZigBee Pro
ATmega1284RFR2	Nätverkskoordinator/router för IEEE 802.15.4
ATmega644RFR2	Slutnodenhet / nätverksprocessor

Applikationskretsar

Grundläggande applikationsschema

Ett grundläggande applikationsschema för ATmega2564/1284/644RFR2 med en enkeländad RF-kontakt visas i Figur 4-1 nedan och tillhörande materialförteckning i Tabell 4-1 på sidan 10. 50Ω enkeländad RF-ingång transformeras till 100Ω differentiell RF-portimpedans med hjälp av Balun B1. Kondensatorerna C1 och C2 tillhandahåller AC-koppling av RF-ingången till RF-porten, kondensator C4 förbättrar matchningen.

Bild 4-1. Grundläggande applikationsschema (48-stiftspaket)

Strömförsörjningsbypass-kondensatorerna (CB2, CB4) är anslutna till det externa analoga matningsstiftet (EVDD, stift 44) och det externa digitala stiftet (DEVDD, stift 16). Kondensatorn Cl tillhandahåller den erforderliga AC-kopplingen av RFN/RFP.
Flytande stift kan orsaka överdriven effektförlust (t.ex. när strömmen slås på). De bör anslutas till en lämplig källa. GPIO ska inte anslutas till jord eller strömförsörjning direkt.
De digitala ingångsstiften TST och CLKI måste vara anslutna. Om stift TST aldrig kommer att användas kan det anslutas till AVSS medan ett oanvänt stift CLKI kan anslutas till DVSS (se kapitlet "Oanvända stift").
Kondensatorerna CB1 och CB3 är bypass-kondensatorer för den integrerade analoga och digitala volymentage regulatorer för att säkerställa stabil drift och för att förbättra bullerimmuniteten.
Kondensatorer bör placeras så nära stiften som möjligt och bör ha låg resistans och låg induktansanslutning till jord för att uppnå bästa prestanda.

Kristallen (XTAL), de två belastningskondensatorerna (CX1, CX2) och de interna kretsarna anslutna till stiften XTAL1 och XTAL2 bildar 16MHz kristalloscillatorn för 2.4GHz transceivern. För att uppnå bästa noggrannhet och stabilitet hos referensfrekvensen måste stora parasitiska kapacitanser undvikas. Kristalllinjer bör dras så korta som möjligt och inte i närheten av digitala I/O-signaler. Detta krävs speciellt för lägena med hög datahastighet.
Kristallen på 32.768 kHz ansluten till den interna lågeffekts (sub 1µA) kristalloscillatorn ger en stabil tidsreferens för alla lågeffektlägen inklusive 32-bitars IEEE 802.15.4 Symbol Counter (“MAC Symbol Counter”) och realtidsklocktillämpning som använder den asynkrona timer T/C2 ("Timer/räknare2 med PWM och asynkron drift").
Total shuntkapacitans inklusive CX3, CX4 bör inte överstiga 15pF över båda stiften.
Oscillatorns mycket låga matningsström kräver noggrann layout av kretskortet och all läckageväg måste undvikas.
Överhörning och strålning från att byta digitala signaler till kristallstiften eller RF-stiften kan försämra systemets prestanda. Programmering av inställningar för lägsta drivstyrka för den digitala utsignalen rekommenderas (se “DPDS0 – Port Driver Strength Register 0”).

Tabell 4-1. Materialförteckning (BoM)

designator	Beskrivning	Värde	Tillverkare	Artikelnummer	Kommentar
B1	SMD balun SMD balun / filter	2.4 GHz	Wuerth Johanson Teknik	748421245 2450FB15L0001	Filter ingår
CB1 CB3	LDO VREG bypass kondensator	1 mF (minst 100 nF)	AVX Murata	0603YD105KAT2A GRM188R61C105KA12D	X5R (0603) 10 % 16V
CB2 CB4	Strömförsörjning bypass kondensator	1 mF (minst 100 nF)	AVX Murata	0603YD105KAT2A GRM188R61C105KA12D	X5R (0603) 10 % 16V
CX1, CX2	16MHz kristallbelastningskondensator	12 pF	AVX Murata	06035A120JA GRP1886C1H120JA01	KUGGE (0603) 5 % 50V
CX3, CX4	32.768 kHz kristallbelastningskondensator	12 … 25 pF
C1, C2	RF-kopplingskondensator	22 pF	Epcos Epcos AVX	B37930 B37920 06035A220JAT2A	C0G 5% 50V (0402 eller 0603)
C4 (valfritt)	RF-matchning	0.47 pF	Johnstech
XTAL	Kristall	CX-4025 16 MHz SX-4025 16 MHz	ACAL Taitjen Siward	XWBBPL-F-1 A207-011
XTAL 32kHz	Kristall				Rs=100 kOhm

Revisionshistorik

Observera att hänvisningssidnumren i detta avsnitt hänvisar till detta dokument. Den hänvisande revisionen i detta avsnitt hänvisar till dokumentrevisionen.

Rev. 42073BS-MCU Wireless-09/14

Innehåll oförändrat – återskapat för kombinerad release med databladet.

Rev. 8393AS-MCU Wireless-02/13

Initial release.

© 2014 Atmel Corporation. Alla rättigheter reserverade. / Rev.: 42073BS-MCU Wireless-09/14 Atmel®, Atmel-logotypen och kombinationer därav, Enabling Unlimited Possibilities® och andra är registrerade varumärken eller varumärken som tillhör Atmel Corporation eller dess dotterbolag. Andra termer och produktnamn kan vara varumärken som tillhör andra.
Friskrivningsklausul: Informationen i detta dokument tillhandahålls i samband med Atmel-produkter. Ingen licens, uttrycklig eller underförstådd, genom estoppel eller på annat sätt, till någon immateriell rättighet beviljas av detta dokument eller i samband med försäljningen av Atmel-produkter. UTOM SOM FRÅGES I ATMELS VILLKOR OCH FÖRSÄLJNINGSVILLKOR SOM FINNS PÅ ATMEL WEBWEBBPLATS, ATMEL PÅTAR SIG INGET ANSVAR OCH FRÅSÄR SIG NÅGON UTTRYCKLIGA, UNDERFÖRSTÅDDA ELLER LAGSTÄLLDA GARANTIER RELATANDE TILL DESS PRODUKTER INKLUSIVE, MEN INTE BEGRÄNSAT TILL, DEN UNDERFÖRSTÅDDA GARANTIEN FÖR SÄLJBARHET, ELLER LÄMPLIGHET. ATMEL SKA UNDER INGA OMSTÄNDIGHETER VARA ANSVARIGT FÖR NÅGON DIREKT, INDIREKTA, FÖLJDSKADOR, STRAFSKADOR, SÄRSKILDA ELLER OAVSIKTLIGA SKADOR (INKLUSIVE, UTAN BEGRÄNSNING, SKADOR FÖR FÖRLUST OCH VINST, AFFÄRSAVBROTT, ELLER FÖRLUST AV ANVÄNDNING ELLER FÖRLUST AV ANVÄNDNING) DETTA DOKUMENT, ÄVEN OM ATMEL HAR INFORMERATS OM MÖJLIGHETEN FÖR SÅDANA SKADA. Atmel lämnar inga utfästelser eller garantier med avseende på riktigheten eller fullständigheten av innehållet i detta dokument och förbehåller sig rätten att göra ändringar i specifikationer och produktbeskrivningar när som helst utan föregående meddelande. Atmel förbinder sig inte att uppdatera informationen häri. Om inte annat specifikt anges är Atmels produkter inte lämpliga för, och ska inte användas i, fordonstillämpningar. Atmels produkter är inte avsedda, auktoriserade eller garanterade för användning som komponenter i applikationer som är avsedda att stödja eller upprätthålla liv.

Mouser elektronik

Auktoriserad distributör

Klicka för att View Prissättning, lager, leverans och livscykelinformation:

Mikrochip:

ATMEGA644RFR2-ZU
ATMEGA2564RFR2-ZF
ATMEGA644RFR2-ZF
ATMEGA644RFR2-ZUR
ATMEGA1284RFR2-ZU
ATMEGA2564RFR2-ZFR
ATMEGA1284RFR2-ZFR
ATMEGA1284RFR2-ZUR
ATMEGA644RFR2-ZFR
ATMEGA2564RFR2-ZU
ATMEGA1284RFR2-ZF
ATMEGA2564RFR2-ZUR

Kundsupport

Atmel Corporation
1600 Teknikdrift
San Jose, CA 95110
USA
Tel: (+1)408-441-0311
Fax: (+1)408-487-2600
www.atmel.com

Dokument/resurser

Atmel ATmega2564 8bit AVR mikrokontroller [pdf] Ägarmanual
ATmega2564RFR2, ATmega1284RFR2, ATmega644RFR2, ATmega2564 8bit AVR mikrokontroller, ATmega2564, 8bit AVR mikrokontroller, AVR mikrokontroller, mikrokontroller

Referenser

Användarmanual

Drag

Ansökningar

Fästkonfigurationer