segunda-feira, 11 de junho de 2012

Fuse Bits do AVR

Neste artigo vou falar sobre o como funciona o Fusebits do microcontrolador AVR. Acredito que muitas pessoas se confunde com relação a programação do fuse bits do microcontrolador AVR. Os novatos fazem perguntas frequentes sobre como configurar o fuse bits e esta foi a principal motivação para escrever este artigo. É importante prestar atenção sobre uma convenção estabelecida por este artigo definida pela figura abaixo:

A primeira coisa a fazer antes de gravar o microcontrolador é fazer uma configuração dos bits. Isso pode ser feito por um software de programação, por exemplo, o ponyprog.


A primeira coisa que chama a atenção devem ser as fontes de clock. Há quatro bits para controlar as fontes de clock do Atmega8: CKSEL0, CKSEL1, CKSEL2 e CKSEL3.

Como você já deve saber, o Atmega8 tem quatro fontes de clock diferentes.
  • Cristal externo ou ressonador
  • Cristal de baixa frequência externo
  • Oscilador RC externo ou oscilador RC interno calibrado
  • Fonte de clock externa
Na tabela abaixo veja as configurações adequadas para CKSEL0..3
Como você deve ter notado, para a maioria dos items acima existem faixas de configuração. Por exemplo, note o External Cristal or Ressonator. Esta configuração tem definições que vão de 1010 até 1111. Estas faixas são deixadas para o usuário escolher o tempo de partida do microcontrolador enquanto o oscilador estabilize o funcionamento antes que haja o processamento da primeira instrução.

Abaixo veja a figura representando a conexão de um um oscilador a cristal externo ou ressonador em XTAL1 e XTAL2 do microcontrolador.

Em seguida há a configuração do fuse bit CKOPT. Este bit escolhe dois modos diferentes do amplificador de oscilador. Se o CKOPT está programado (Não Checado), então o oscilador oscila com sua amplitude maior amplitude. Isso é muito útil quando se trabalha em ambientes ruidosos ou o terminal XTAL2 é usado para alimentar outro microcontrolador. O lado ruim disso é que o microcontrolador consome mais energia. Se o CKOPT não está programado (checado), então a amplitude oscila em uma faixa menor e a potência consumida fica baixa. Tipicamente, se o oscilador está acima de 8MHz então deixe o CKOPT marcado e programado (Não Checado) abaixo de 8MHz.

Na tabela abaixo você pode ver as opções dos modos de osciladores à cristal:
Os bits CKSEL0, SUT0 e SUT1 são usados para a escolha do tempo de partida do microcontrolador, isto é, quantos ciclos de clock necessários antes de executar o primeiro comando. Estas configurações são necessárias para assegurar a estabilidade de osciladores à cristal ou ressonadores.
- Nota 1: "Estes tem um tempo de partida rápido". Não é adequado para cristais.
- Nota 2: Mais usado com ressonadores cerâmicos para assegurar a estabilidade. É bom para usar com cristais também, mas o dispositivo não opera na frequência máxima.

Portanto, se você quer um sistema com partida estável é melhor deixar o CKSEL0, SUT0 e SUT1 programados (Não checado) que significa ter um tempo de partida de 65ms.

Cristal de baixa frequência

Há somente um bit de configuração para CKSEL0, CKSEL1, CKSEL2, CKSEL3 - (1001) - (Não-Checado, Checado, Checado, Não-checado) para o oscilador de baixa frequência. Osciladores de baixa frequência são clocks à cristal típicos onde a frequência está em torno de 32768KHz. As principais opções para este modo são as configurações de tempo de partida com os fuse bit SUT0 e SUT1.
- Nota 1: Partida menos estável

Oscilador RC externo

A frequência para este modo é calculada pela fórmula f=1/(3RC) e o valor de C deve ser de pelo menos 22pF. Se CKOPT é programado (Não-checado), então o capacitor de 36pF entre o XTAL 1 e o GND é habilitado. Assim, é necessária somente a conexão de um resistor. Veja a figura abaixo para entender melhor:
E novamente, os modos de operação:
E também os tempo de partida:
- Nota 1: Não use esta configuração se estiver muito perto da frequência máxima.

Oscilador RC interno calibrado

O oscilador RC interno calibrado é muito utilizado porque não há necessidade de se usar componentes externos. Este provê clocks fixos em 1MHz, 2MHz, 4MHz e 8MHz. Este modo é escolhido pela programação do fuse bits na faixa de 0001 até 0100. Deixe o bit CKOPT desprogramado (checado) para este modo.

Modos de operação:
- Nota 1: Por padrão esta é a frequência configurada para todos os microcontroladores atmega8.

A tabela de tempos de partida:

Clock Externo

O Clock Externo é a maior fonte de equivocos cometidos por iniciantes quando estão começando seus projetos. Para habilitar a fonte de clock externa você tem que deixar os bits CKSEL0, CKSEL1, CKSEL2 e CKSEL3 não programados, isto significa checados.

Exemplos de como programar as fontes de clock do microcontrolador Atmega8 corretamente.





  • Cristal de 8MHz com carga lenta:





  • Ressonador cerâmico de 2MHz com carga rápida:







  • Ressonador de 32768kHz de frequência estável na partida:





  • Oscilador externo RC de 4MHz com capacitor interno habilitado e carga rápida:




  • Se você quer tirar o máximdo de seu atmega8 então escolha 16MHz com carga rápida:



  • Espero que tenha contribuído para resolver as suas dúvidas. Muito obrigado pela sua visita. Não deixe de comentar caso você tenha alguma dúvida.

    8 comentários:

    1. Otimo post, apesar de que ainda confundi um pouco pq uso o AVRStudio e os nomes dos fuses aparecem ligeiramente diferentes.
      Valeu!

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      1. Que bom que gostou da matéria. Se tiver com dúvidas em mais alguma coisa não deixe de comentar!

        Obrigado!

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    2. òtimo post. Cheguei aqui porque estou procurando um jeito de adaptar um circuito que originalmente usa resonador de 8Mhz mas só estou achando cristal para comprar. Nao é uma aplicacao critica. No lugar do resonador, coloco o cristal (cada um dos terminais do cristal será ligado a um capacitor de uns 22 pF com o outro terminal do capacitor aterrado). E mexo nos fusebits para aumentar os tempos de startup time e reset. Esqueci alguma coisa?

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      1. Olá amigo. Parece estar tudo certo sim! O CI ATMega8L tem uma grade máxima de 8MHz. Já o ATMega8 tem grade máxima de 16MHz. Seria ótimo se vc puder testar e me dizer se funcionou.

        Obrigado!

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    3. Bom artigo amigo... vlw

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    4. Olá Claudio.
      Boa tarde.

      Estava Procurando Informações Sobre Programação AVR.
      E encontrei seus artigos neste blog.
      Gostaria de conversar com você sobre um projeto que tenho para comandar 8 reles através do AVR AT90S2313.
      Preciso do Programa Para Ligar e desligar cada relé através do PC.
      Tenho a placa do circuito impresso pronta para ser produzida.
      Obrigado e aguardo.
      Mitsuo Nakamura

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      1. Ok. Fazer projetos com microcontroladores AVR é ótimo. Estes microcontroladores AVR são muito versáteis e você pode utilizá-los em uma infinidade de aplicações.

        Pode contar comigo sempre que precisar.


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