Передмова

Серед десятків сімей мікроконтролерів, які випускають в наш час, особливо виділяються мікроконтролери сім’ї AVR фірми Atmel. Високі технічні характеристики, мала споживана потужність та низька вартість зумовили їх широку популярність у світі й, зокрема, в Україні. Зростанню популярності також сприяла наявність розвинених і недорогих інструментальних і програмних засобів розроблення та налагодження. Все це дає змогу розглядати мікроконтролери AVR як промисловий стандарт серед 8-розрядних мікроконтролерів.
Основна сфера застосування цих мікроконтролерів – це різноманітні системи автоматизації, управління і вимірювання. Широко використовуються мікроконтролери AVR і для побудови охоронних сенсорів та сигналізацій, систем контролю доступу, детекторів поля та іншої спеціалізованої апаратури. Для задач, у яких вимоги до захисту інформації особливо високі – смарт-карти, електронна комерція, автентифікація користувачів, шифрування даних, фірма Atmel пропонує спеціалізовані мікроконтролери – зокрема, сім’ї SecureAVR, які поєднують звичайне AVR-ядро з додатковими модулями для підтримки криптографічних операцій та підвищення фізичної захищеності мікросхем до різного роду атак. Отже, вивчення мікроконтролерів AVR забезпечує додаткові переваги спеціалістам з інформаційної безпеки.
У навчальному посібнику детально описано архітектуру та систему команд 8-розрядних мікроконтролерів сім’ї AVR, склад, структуру і можливості периферійних модулів, наведено приклади їх використання та програмування.
Перший розділ містить основні поняття і визначення мікропроцесорної техніки, класифікацію мікропроцесорів, загальні принципи побудови та функціонування універсальних мікропроцесорів. Розглянуто такі поняття, як система пам’яті, система команд, способи адресації.
У другому розділі йдеться про структурні особливості мікроконтролерів, зокрема, розглядається модульний принцип побудови мікроконтролерів, склад процесорного ядра, набір та призначення типових периферійних модулів.
У третьому розділі вивчається архітектура AVR-мікроконтролерів, а також організація пам’яті та способи адресації, система переривань та організація стека.
У четвертому розділі висвітлено різні аспекти програмування AVR-мікроконтролерів: описано набір команд та директиви асемблера, наведено приклади написання програм мовами асемблера і С. Розглянуто роботу в середовищах AVRStudio 4 та CodeVisionAVR, методи налагодження програм.
У п’ятому розділі описано периферійні модулі AVR-мікроконтролерів: тактовий генератор і схема скиду, паралельні порти введення-виведення, аналоговий компаратор, таймери-лічильники та універсальний асинхронний приймач-передавач. Наведено приклади їх налаштування і використання.
У шостому розділі розглянуто архітектуру та можливості спеціалізованих мікроконтролерів, зокрема сім’ї SecureAVR та мікросхем пам’яті, які використовують у системах захисту інформації. Описано будову та функціонування захищених мікроконтролерів у складі смарт-карт та USB-ключів, їхні основні характеристики, важливі для побудови надійних систем захисту інформації.

Про авторів

НАКОНЕЧНИЙ Юрій Маркіянович
Кандидат технічних наук, доцент кафедри захисту інформації Національного університету "Львівська політехніка".
Напрям науково-інженерних досліджень: синтез нейронних мереж для систем керування, адаптивні системи захисту інформації з використанням нейромережевих технологій, системи менеджменту в інформаційній безпеці.

СОВИН Ярослав Романович
Кандидат технічних наук, доцент кафедри захисту інформації Національного університету "Львівська політехніка".
Напрям науково-інженерних досліджень: ефективна реалізація криптографічних алгоритмів у вбудованих системах з підвищеною стійкістю до фізичних атак, side-channel атаки, контрольно-вимірювальна апаратура для захисту інформації, охоронні сенсори та системи, розроблення медичних приладів для діагностики серцево-судинної системи, цифрова обробка біомедичних сигналів.