Obvody pro distribuci časování hodinového oscilátoru mikrořadiče Atmega32

Mikrořadiče AVR Atmega nabízejí několik možností zdroje hodinového signálu. Musíme si připomenout, že od hodinového oscilátoru jsou odvozené nejrůznější časovací impulzy pro řízení všech vnitřních obvodů uvnitř mikrořadiče. Jakákoliv kolize vzniklá z důvodu časování může mít za následek fatální selhání korektní činnosti mikrořadiče. Od hodnoty kmitočtu též závisí početní výkon mikrořadiče. Zpravdla jsou kladeny dva nejdůležitější požadavky zdroj hodinových impulsů mikrořadiče:

Kmitočtová přesnost, pokud jsou mikrořadičem od kmitočtu hodinových impulzů odvozovány časové smyčky a je-li inicializován časovač;
Dlouhodobá časová stabilita kmitočtu hodinového oscilátoru, abychom nemuseli provádět kalibraci časových smyček v programu mikrořadiče;
Tepelná stabilita kmitočtu hodinového oscilátoru, změny teploty okolí by neměli ovlivňovat časovací obvody a programově řešené smyčky mikrořadiče.

Systému konfigurace zdroje hodinového kmitočtu nejlépe porozumíme z níže uvedeného funkčního blokového schématu mikrořadiče AVR Atmega. Multiplexer pro výběr zdroje hodinového kmitočtu (Clock Multiplexer) připojuje k řídící hodinové jednotce (AVR Clock Control Unit) jeden z možných zdrojů hodinového kmitočtu:

Externí integrační RC článek, který určuje kmitočet vntřního hodinového oscilátoru. Tato varianta se používá pro nenáročné aplikace, kde nejsou požadavky na stabilitu a přesnost hodinového kmitočtu. Vzhledem k ceně krystalu tato možnost se v praxi téměř nepoužívá.;
Externí zdroj hodinových impulzů, nachází uplatnění při multiprocesorové komunikaci, kdy je potřebné zabezpečit společný zdroj hodinových impulzů pro více mikroprocesorových obvodů. Další řešení pro volbu externího zdroje nabízí připojení etalonového oscilátorů pro dosažení velmi přesného časování mikrořadiče.;
Oscilátor s vnějším krystalem, nejčastěji volený zdroj hodinového kmitočtu. Kmitočet hodinového oscilátoru odvozený od jmenovité hodnoty krystalu je ve většině aplikací časově i tepelně stabilní. Navíc krystaly jsou dnes dodávány s poměrně přesnými jmenovitými hodnotami kmitočtu, takže odpadají nastavovací práce vedoucí k seřízení kmitočtu hodinového oscilátoru.
Oscilátor pro připojení nizkofrekvenčního krystalu 32,768 kHz, takzvaná hodinková frekvence. Tato konfigurace připojení najde nejčastěji uplatnění v alikacích pro konstrukci časoměrného zařízení.;
Kalibrovaný RC oscilátor nepotřebuje pro svoji činnost žádné externí elektronické součástky připojované k pouzdru mikrořadiče. Celý oscilátor je integrován do pouzdra mikrořadiče. Tento oscilátor pro svoji jednoduchost a nepříliš dobré fyzikální vlastnosti najde uplatnění v jednoduchých a nenáročných aplikacích, kde se neklade velký důraz na čas. U tohoto oscilátoru je možné kalibrovat kmitočet pomocí přepisování hodnoty speciálního funkčního registru OSCCAL paměti SRAM mikrořadiče. Výrobce tento registr přednastavuje při výrobě. Konfigurace tohoto zdroje hodinových impulzů nabízí výběr z kmitočtů 1 MHz, 2 MHz, 4 MHz a 8 MHz u mikrořadičů AVR řady Atmega.

Výše uvedené možnosti připojení zdroje hodinového kmitočtu se nastavují nastavováním takzvaných propojek (fuse bitů) pomocí programátoru. Tady je vhodné se před vlastním přeprogramováním propojek mikrořadiče vždy seznámit s originální technickou dokumentací k danému typu mikrořadiče (tzv. datasheet), abychom si nechtěně neodpojili zdroj hodinového kmitočtu a potom nemohli provést sériové programování mikrořadiče.