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一、 AVR單片機簡介

1.1、AVR的誕生

AVR單片機是ATMEL公司(si)在1997年研(yan)發(fa)的(de)增強型內置Flash的(de)RISC精簡指令集高速(su)單片機。可(ke)以(yi)廣泛應(ying)用于(yu)計算機外部設備、工(gong)業實時控制、儀器(qi)儀表、通訊(xun)設備、家用電器(qi)等各個(ge)領域。

1.2、AVR的特點

采(cai)用RISC精簡(jian)指令系統(tong)

RISC(精(jing)簡指(zhi)令(ling)(ling)系統計(ji)算(suan)(suan)機(ji))是(shi)(shi)相對于CISC(復雜指(zhi)令(ling)(ling)系統計(ji)算(suan)(suan)機(ji))而言的(de)(de)(de)(de)(de)。RISC 并非只是(shi)(shi)簡單(dan)地去減(jian)少指(zhi)令(ling)(ling)，而是(shi)(shi)通過將計(ji)算(suan)(suan)機(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)結構變得更加(jia)簡單(dan)合(he)理來提(ti)高(gao)計(ji)算(suan)(suan)機(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)運算(suan)(suan)速度(du)(du)(du)，目前市(shi)面上常見(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)微控制器(qi)大(da)部分(fen)都(dou)使(shi)用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)RISC指(zhi)令(ling)(ling)集，包括AVR以及(ji)ARM等。RISC優先選取(qu)使(shi)用(yong)頻率最高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)簡單(dan)指(zhi)令(ling)(ling)，避免復雜指(zhi)令(ling)(ling)，并固定(ding)指(zhi)令(ling)(ling)寬度(du)(du)(du)，減(jian)少指(zhi)令(ling)(ling)格式和(he)尋址方式的(de)(de)(de)(de)(de)種類，從而縮短(duan)指(zhi)令(ling)(ling)周期，提(ti)高(gao)運行(xing)速度(du)(du)(du)。由(you)于AVR 采用(yong)RISC的(de)(de)(de)(de)(de)這種結構，使(shi)AVR系列單(dan)片機(ji)都(dou)具備(bei)了1MIPS/MHz(百萬(wan)條指(zhi)令(ling)(ling)每秒/兆赫(he)茲(zi))的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)速處理能(neng)力。可以適用(yong)于對計(ji)算(suan)(suan)能(neng)力要(yao)求更高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)場景下。

采(cai)用內嵌高質(zhi)量的Flash程序存儲器

高(gao)質(zhi)量的(de)(de)(de)Flash擦(ca)寫方便，支(zhi)持(chi)(chi)ISP和IAP，便于產品的(de)(de)(de)調(diao)試、開(kai)發、生(sheng)產、更新(xin)。內(nei)嵌長(chang)壽命的(de)(de)(de)EEPROM可以長(chang)期(qi)保存關鍵數據(ju)，避免斷電(dian)丟失。片(pian)內(nei)大容量的(de)(de)(de)RAM不僅(jin)能滿足一(yi)般場合的(de)(de)(de)使用，同時(shi)更有效的(de)(de)(de)支(zhi)持(chi)(chi)使用高(gao)級(ji)語言開(kai)發系統程序(xu)，并(bing)可像MCS-51單(dan)片(pian)機那樣擴展外部(bu)RAM。

I/O管腳(jiao)全(quan)部帶可設置(zhi)的上拉(la)電阻

這樣的(de)話(hua)可(ke)以單獨設定(ding)為輸(shu)(shu)入/輸(shu)(shu)出、可(ke)設定(ding)(初始)高阻輸(shu)(shu)入、驅動(dong)能力強(可(ke)省去功率驅動(dong)器件)等特性，使的(de)得I/O口資源靈活、功能強大、可(ke)充分利(li)用。

片內(nei)具(ju)備多種(zhong)獨(du)立(li)的時鐘(zhong)分頻器

可分(fen)別供URAT、I2C、SPI使用。其中與(yu)8/16位定(ding)時(shi)(shi)器(qi)配合的具有(you)多達10位的預分(fen)頻器(qi)，可通過軟件設定(ding)分(fen)頻系數提供多種檔次的定(ding)時(shi)(shi)時(shi)(shi)間。

增強性(xing)的高速(su)USART

具有硬件產生校(xiao)(xiao)驗(yan)碼、硬件檢測和校(xiao)(xiao)驗(yan)、兩級(ji)接(jie)收(shou)緩沖、波(bo)特(te)率自動調(diao)整定位、屏蔽數據(ju)幀等功能，提高(gao)了通信的(de)(de)可靠性(xing)，方便程序(xu)編寫，更便于(yu)組成(cheng)分布式(shi)網絡和實(shi)現(xian)多機(ji)通信系統的(de)(de)復雜應用，串口功能大大超過MCS-51單(dan)(dan)片機(ji)的(de)(de)串口，并且由于(yu)AVR單(dan)(dan)片機(ji)速(su)度(du)快，中斷服務時間短，故可實(shi)現(xian)高(gao)波(bo)特(te)率通訊。

穩定的系統可靠性

AVR單片機有自(zi)動(dong)上電(dian)(dian)復(fu)位(wei)電(dian)(dian)路、獨(du)立的看門狗電(dian)(dian)路、低電(dian)(dian)壓檢測電(dian)(dian)路BOD，多(duo)個復(fu)位(wei)源(自(zi)動(dong)上下電(dian)(dian)復(fu)位(wei)、外(wai)部(bu)復(fu)位(wei)、看門狗復(fu)位(wei)、BOD復(fu)位(wei))，可設置的啟動(dong)后延(yan)時運行程序，增強了嵌入式系統的可靠性。

二(er)、 AVR單片機系列(lie)簡介

AVR單片機系列(lie)齊(qi)全(quan),可適用于各種不同(tong)場合的要求，共(gong)有3個檔(dang)次(ci)，分別為：

低檔(dang)Tiny系(xi)列：主(zhu)要(yao)有(you)Tiny11/12/13/15/26/28等;

中檔AT90S系列：主要有AT90S1200/2313/8515/8535等;(正在淘(tao)汰或轉型到Mega中)

高檔ATmega：主要有ATmega8/16/32/64/128(存儲容量(liang)為(wei)8/16/32/64/128KB)以及ATmega8515/8535等。

AVR器(qi)件引(yin)腳(jiao)從(cong)8腳(jiao)到64腳(jiao)不(bu)等，還有各種不(bu)同封裝可供(gong)用戶根據(ju)實際情(qing)況(kuang)進(jin)行選擇(ze)選擇(ze)。

三、 AVR單片機的優勢

哈佛(fo)結構，具(ju)備1MIPS / MHz的高(gao)速運行處理能力;

超功能精簡指令集(RISC)，具有32個通用(yong)工作寄(ji)存器，克服(fu)了如8051 MCU采(cai)用(yong)單一ACC進(jin)行處理造成(cheng)的瓶頸(jing)現象(xiang);

快速的存取(qu)寄存器組、單周期指令系(xi)統，大(da)(da)大(da)(da)優化了目標代(dai)碼的大(da)(da)小、執(zhi)行效率，部分型號FLASH非(fei)常大(da)(da)，特(te)別適用于使用高(gao)級(ji)語言進行開發;

作(zuo)(zuo)輸(shu)出(chu)時與PIC的HI/LOW相同，可輸(shu)出(chu)40mA，作(zuo)(zuo)輸(shu)入時可設置為(wei)三態(tai)高阻(zu)抗輸(shu)入或帶上拉電阻(zu)輸(shu)入，具(ju)備10mA-20mA灌電流(liu)的能力;

片內集成多種頻率(lv)的RC振蕩器、上電自動復位(wei)、看門狗、啟動延時等功(gong)能(neng)，外圍電路更加簡單，系(xi)統(tong)更加穩定可靠(kao);

大部分AVR片上資源豐富：帶(dai)E2PROM，PWM，RTC，SPI，UART，TWI，ISP，AD，Analog Comparator，WDT等;

大部分(fen)AVR除了有(you)ISP功能外，還有(you)IAP功能，方(fang)便(bian)升(sheng)級或銷毀(hui)應用程序。

四、 AVR單片機的應用

基于(yu)AVR單片(pian)機(ji)(ji)的優(you)秀的性(xing)能(neng)與以上的特點(dian)，可(ke)(ke)以看出，AVR單片(pian)機(ji)(ji)目前可(ke)(ke)以適用于(yu)大部分嵌(qian)入式應用場(chang)景中，同(tong)時由于(yu)AVR單片(pian)機(ji)(ji)的封裝形式多樣(yang)，可(ke)(ke)以用于(yu)教學當中，例如使(shi)用雙列直(zhi)插型單片(pian)機(ji)(ji)可(ke)(ke)以讓學生(sheng)自(zi)己動手設計(ji)焊接一(yi)個單片(pian)機(ji)(ji)的最小系(xi)統(tong)，學習軟硬件技術。