Lekcja 2: Budowa wewnętrzna mikrokontrolerów AVR

1. Ogólny podział wnętrza mikrokontrolera

Każdy mikrokontroler AVR można podzielić na kilka głównych bloków funkcjonalnych. Razem tworzą one kompletny, samodzielny system cyfrowy zdolny do wykonywania programu i sterowania elektroniką.

Obraz 1 – Podstawowe bloki wewnętrzne mikrokontrolera AVR.

2. CPU – jednostka centralna

CPU (Central Processing Unit) to „mózg” mikrokontrolera. W AVR jest to 8-bitowy procesor RISC, który wykonuje instrukcje programu zapisane w pamięci FLASH.

pobiera instrukcję z pamięci programu,
dekoduje ją,
wykonuje operację na danych,
przechodzi do kolejnej instrukcji.

Dlaczego RISC? Większość instrukcji AVR wykonuje się w 1 cyklu zegara, co daje prostotę i przewidywalność czasu działania.

3. Pamięci w AVR

Pamięć	Rodzaj	Zastosowanie
FLASH	nieulotna	Przechowuje program (plik HEX)
SRAM	ulotna	Zmienne, stos, dane robocze
EEPROM	nieulotna	Ustawienia, dane zachowywane po restarcie

Obraz 2 – Różne typy pamięci i ich rola w AVR.

Uwaga praktyczna SRAM jest bardzo ograniczona – w mikrokontrolerach trzeba świadomie gospodarować pamięcią.

4. Porty I/O – połączenie z rzeczywistością

Porty wejścia/wyjścia (GPIO) umożliwiają komunikację mikrokontrolera z otoczeniem. Każdy pin może pracować jako:

wejście (np. przycisk, czujnik),
wyjście (np. LED, przekaźnik).

W AVR sterowanie portami odbywa się przez rejestry: DDRx, PORTx i PINx. Do tego wrócimy bardzo szczegółowo w lekcjach praktycznych.

5. Timery, przerwania i zegar

Aby mikrokontroler mógł reagować na czas i zdarzenia, wyposażono go w:

timery/liczniki – odmierzanie czasu, PWM, liczniki impulsów,
przerwania – natychmiastowa reakcja na zdarzenie,
układ zegara – wewnętrzny lub zewnętrzny rezonator.

Obraz 3 – Zegar systemowy, timery i mechanizm przerwań.

Zapamiętaj Bez zegara mikrokontroler nie działa – częstotliwość taktowania wpływa na szybkość programu i dokładność timerów.

6. Podsumowanie

AVR to kompletny system cyfrowy w jednym układzie.
CPU wykonuje kod zapisany w pamięci FLASH.
SRAM służy do pracy programu, EEPROM do trwałych danych.
GPIO łączy kod z elektroniką.
Timery i przerwania umożliwiają precyzyjne sterowanie.

Co dalej? W następnej lekcji zajmiemy się peryferiami AVR: timerami, ADC, PWM – bez programowania, ale z pełnym zrozumieniem.

← Lekcja 1 Lekcja 3 →