Spis treści:
Nawet zupełnie początkujący podróżnik w świecie elektroniki dość szybko natknie się na nazwę Atmel (AT). To wśród nich, a właściwie pośród rodziny AVR, znajduje się dzisiejszy bohater artykułu, ATTiny85. Boardy ATiny zostały pierwotnie opracowane w 1996 roku przez firmę Atmel, jednak w 2016 roku została ona przejęta przez Microchip Technology. Wciąż jednak łatwo napotkać obie nazwy obok siebie. ATtiny jest również znany jako TinyAVR i ma mniej funkcji, mniej pinów I/O i mniej pamięci niż inne układy z serii AVR. Skąd ich popularność? Z pewnością ze względu na elastyczność i niewielkie rozmiary. Wraz z wynalezieniem takich małych, elastycznych mikrokontrolerów projekty elektroniczne stały się bezproblemowe i łatwiejsze do opracowania.
Co robią kontrolery 8-bitowe?
Mikrokontroler 8-bit to typ mikrokontrolera, który jest w stanie przetwarzać 8 bitów danych jednocześnie – stąd nazwa. Składa się z jednostki centralnej (CPU) o 8-bitowej architekturze.
Jako maleństwo służy przede wszystkim do wykonywania określonych funkcji w ramach większego systemu, na przykład mikrokontrolery są używane w klimatyzatorach do automatycznego sterowania i regulacji temperatury.
Warto dodać, że w zależności od szerokości danych, a bardziej fachowo: wielkości szyny danych, istnieje kilka różnych typów mikrokontrolerów, takich jak mikrokontroler 8-bitowy, mikrokontroler 16-bitowy czy mikrokontroler 32-bitowy.
I tak też 8-bitowe mikrokontrolery mają niską moc obliczeniową, dlatego mogą obsługiwać tylko proste instrukcje, a 16-bitowe mikrokontrolery mają większą, dzięki czemu mogą obsługiwać instrukcje złożone, większą prędkość zegara dla szybszego przetwarzania danych czy większy zakres wartości (do 65535 w przeciwieństwie do 8-bitowego 0-255). Nie oznacza to jednak, że odeszły w zapomnienie na rzecz popularności swoich większych następców.
Świat 8-bit
Architektura 8-bitowa, czyli taka, w której przetwarzanie i przechowywanie danych odbywa się na porcjach 8-bitowych informacji, przeżywa istny renesans. Trendy w kulturze internetowej są dynamiczne i często zmieniają się w zależności od preferencji użytkowników oraz postępu technologicznego, ale w ostatnich latach można zaobserwować pewien wzrost zainteresowania stylem retro, w tym estetyką 8-bitową.
Dla wielu osób, zwłaszcza tych, którzy dorastali w erze gier wideo z lat 80. i 90., grafika 8-bitowa wywołuje uczucia nostalgii. To przypomina im czasy, gdy gry komputerowe były stosunkowo proste pod względem grafiki, ale jednocześnie były pełne wyzwań i przygód. Estetyka 8-bitowa jest raczej prosta i łatwa do odtworzenia, co sprawia, że jest atrakcyjna dla twórców internetowych szerokiej maści, od memów, poprzez muzykę, na grach kończąc, gdzie ograniczenia pikseli i kolorów pozwalają artystom skupić się na samej treści, a nie na zaawansowanej grafice.
Warto jednak wiedzieć, że przykładowo muzyka 8-bitowa nie jest koniecznie tworzona na 8-bitowych kontrolerach. Termin odnosi się raczej do muzyki stworzonej w oparciu o dźwięki charakterystyczne dla starszych systemów komputerowych i konsol gier wideo, które były ograniczone do generowania dźwięków o 8-bitowej głębokości próbkowania, a w efekcie jest to bardziej związane z jakością dźwięku niż z samymi kontrolerami. Choć… niekoniecznie. Przykład? Tytułowy ATTiny85.
Mikrokontroler może być programowany go do generowania dźwięków zgodnych z estetyką 8-bitową, podłączony do różnych rodzajów głośników lub innych urządzeń audio, aby odtwarzać sekwencje dźwięków, które przypominają te, które słychać w starszych grach komputerowych. W sieci można odnaleźć biblioteki i frameworki programistyczne, które ułatwiają generowanie dźwięków na mikrokontrolerach, to przyczynia się do ich popularności wśród twórców muzyki elektronicznej, a entuzjaści mogą eksperymentować z dźwiękiem i tworzyć unikalne kompozycje.
Cechy ATTiny85
ATTiny85 to niewielki, ale potężny mikrokontroler z rodziny AVR. Sama rodzina AVR odnosi się do rodziny mikrokontrolerów opartych na architekturze RISC (Reduced Instruction Set Computing). Chwila wytchnienia od terminów: nazwa “AVR” nie jest skrótem, ale początkowo oznaczała “Alf and Vegard’s RISC processor”, odnosząc się do dwóch inżynierów, którzy pracowali nad projektem w firmie Atmel. AVR są znane z niskiego zużycia energii, co czyni je idealnymi do zastosowań zasilanych bateryjnie. Wróćmy jednak do samego ATTiny85.
Procesor ATTiny85 jest oparty na architekturze RISC i działa zegarem o częstotliwości do kilku megaherców. Pamięć to zarówno pamięć flash do przechowywania programu, jak i pamięć RAM do przechowywania danych tymczasowych.
ATTiny85 posiada kilka pinów I/O, które mogą być programowane jako wejścia lub wyjścia, co pozwala na interakcję z zewnętrznymi urządzeniami. Może komunikować się za pomocą różnych protokołów, takich jak SPI, I2C czy UART. Pracuje w napięciu od 1.8V do 5.5V, co sprawia, że jest elastyczny pod względem źródła zasilania.
Do programowania mikrokontrolera ATTiny85 można użyć różnych środowisk programistycznych, takich jak Arduino IDE lub Atmel Studio. Programy nazywane czasem “sketches” są pisane w języku C/C++ lub przy użyciu języka Arduino, który jest łatwiejszy dla początkujących.
Jak działa ATTiny85 - przykłady
Skompilowany program jest wgrywany do pamięci flash mikrokontrolera za pomocą programatora. W tej roli sprawdzi się wymienione Arduino. Jeden z prostych projektów często realizowanych edukacyjne to zwykłe, migające światełko. Po podłączeniu diody LED do pinu mikrokontrolera można programować ATTiny85, aby włączać i wyłączać diodę, co stanowi podstawę dla bardziej zaawansowanych projektów.
W odczycie analogowym ATTiny85 może być używany do odczytu danych z czujników, na przykład czujników światła czy temperatury. Mikrokontroler może też komunikować się z innymi urządzeniami za pomocą protokołu I2C, co pozwala na rozbudowane projekty z sensorami czy wyświetlaczami. W sieci i w materiałach producentów można odnaleźć wiele tutoriali, projektów i społeczności związanych z ATTiny85, co zarówno ułatwia naukę i rozwiązywanie problemów, jak i dowodzi, że mikrokontroler wciąż cieszy się sporą popularnością.
Termometr z czujnikiem temperatury takim jak DS18B20? Elektroniczny zamek z przyciskiem? System detekcji zbliżania, albo po prostu czujnik ręki, albo przełącznik dotykowy? A może coś bardziej wyspecjalizowanego – Niewielki elektroniczny instrument muzyczny z głośnikiem piezo i światło ambientowe do pomieszczeń? 8-bitówka ATTiny85 czeka na kolejne pomysły entuzjastów w Botland!
