| 词条 | AVR单片机 |
| 释义 | 单片机又称单片微控制器，它是把一个计算机系统集成到一个芯片上，概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。单片机技术是计算机技术的一个分支,是简易机器人的核心元件。1997年,由ATMEL公司挪威设计中心的A先生与V先生利用ATMEL公司的Flash新技术, 共同研发出RISC精简指令集的高速8位单片机，简称AVR。相对于出现较早也较为成熟的51系列单片机，AVR系列单片机片内资源更为丰富，接口也更为强大，同时由于其价格低等优势，在很多场合可以替代51系列单片机。 AVR单片机的优势特征单片机已广泛地应用于军事、工业、家用电器、智能玩具、便携式智能仪表和机器人制作等领域，使产品功能、精度和质量大幅度提升，且电路简单，故障率低，可靠性高，成本低廉。单片机种类很多，在简易机器人制作和创新中，为什么选用AVR单片机呢？ 一、简便易学，费用低廉 首先，对于非专业人员来说，选择AVR单片机的最主要原因，是进入AVR单片机开发的门槛非常低，只要会操作电脑就可以学习AVR单片机的开发。单片机初学者只需一条ISP下载线，把编辑、调试通过的软件程序直接在线写入AVR单片机，即可以开发AVR单片机系列中的各种封装的器件。AVR单片机因此在业界号称“一线打天下”。 其次，AVR单片机便于升级。AVR程序写入是直接在电路板上进行程序修改、烧录等操作，这样便于产品升级。 再次，AVR单片机费用低廉。学习AVR单片机可使用ISP在线下载编程方式(即把PC机上编译好的程序写到单片机的程序存储器中)，不需购买仿真器、编程器、擦抹器和芯片适配器等，即可进行所有AVR单片机的开发应用，这可节省很多开发费用。程序存储器擦写可达10000次以上，不会产生报废品。 二、高速、低耗、保密 首先，AVR单片机是高速嵌入式单片机： 1、AVR单片机具有预取指令功能，即在执行一条指令时，预先把下一条指令取进来，使得指令可以在一个时钟周期内执行。 2、多累加器型，数据处理速度快。AVR单片机具有32个通用工作寄存器，相当于有32条立交桥，可以快速通行。 3、中断响应速度快。AVR单片机有多个固定中断向量入口地址，可快速响应中断。 其次，AVR单片机耗能低。对于典型功耗情况，WDT关闭时为100nA，更适用于电池供电的应用设备。有的器件最低1.8 V即可工作。 再次，AVR单片机保密性能好。它具有不可破解的位加密锁Lock Bit技术，保密位单元深藏于芯片内部，无法用电子显微镜看到。 三、I/O口功能强,具有A/D转换等电路 1. AVR单片机的I/O口是真正的I/O口，能正确反映I/O口输入/输出的真实情况。工业级产品，具有大电流(灌电流)10～40 mA,可直接驱动可控硅SCR或继电器，节省了外围驱动器件。 2. AVR单片机内带模拟比较器，I/O口可用作A/D转换，可组成廉价的A/D转换器。ATmega48/8/16等器件具有8路10位A/D。 3. 部分AVR单片机可组成零外设元件单片机系统，使该类单片机无外加元器件即可工作，简单方便，成本又低。 4. AVR单片机可重设启动复位,以提高单片机工作的可靠性。有看门狗定时器实行安全保护,可防止程序走乱(飞),提高了产品的抗干扰能力。 四、有功能强大的定时器/计数器及通讯接口 定时/计数器T/C有8位和16位,可用作比较器。计数器外部中断和PWM(也可用作D/A)用于控制输出，某些型号的AVR单片机有3～4个PWM，是作电机无级调速的理想器件。 AVR单片机有串行异步通讯UART接口,不占用定时器和SPI同步传输功能,因其具有高速特性，故可以工作在一般标准整数频率下,而波特率可达576K。 五、片内EEPROM EEPROM 数据存储器。它是作为一个独立的数据空间而存在 的，可以按字节读写。EEPROM 的寿命至少为100,000 次擦除周期。EEPROM 的访问 由地址寄存器、数据寄存器和控制寄存器决定。 通过SPI和JTAG及并行电缆下载EEPROM数据的操作。 AVR单片机的型号标识解析1. 型号紧跟的字母，表示电压工作范围。带“V”：1.8-5.5V；若缺省，不带“V”：2.7-5.5V。 例：ATmega48-20AU，不带“V”表示工作电压为2.7-5.5V。 2. 后缀的数字部分，表示支持的最高系统时钟。 例：ATmega48-20AU，“20”表示可支持最高为20MHZ的系统时钟。 3. 后缀第一（第二）个字母，表示封装。“P”：DIP封装，“A”：TQFP封装，“M”：MLF封装。 例：ATmega48-20AU，“A”表示TQFP封装。 4. 后缀最后一个字母，表示应用级别。“C”：商业级，“I”：工业级（有铅）、“U”工业级（无铅）。 例：ATmega48-20AU，“U”表示无铅工业级。ATmega48-20AI，“I”表示有铅工业级。 AVR 8-Bit MCU的最大特点与其它8-Bit MCU相比，AVR 8-Bit MCU最大的特点是： · 哈佛结构，具备1MIPS / MHz的高速运行处理能力； · 超功能精简指令集（RISC），具有32个通用工作寄存器，克服了如8051 MCU采用单一ACC进行处理造成的瓶颈现象； · 快速的存取寄存器组、单周期指令系统，大大优化了目标代码的大小、执行效率，部分型号FLASH非常大，特别适用于使用高级语言进行开发； · 作输出时与PIC的HI/LOW相同，可输出40mA（单一输出），作输入时可设置为三态高阻抗输入或带上拉电阻输入，具备10mA-20mA灌电流的能力； · 片内集成多种频率的RC振荡器、上电自动复位、看门狗、启动延时等功能，外围电路更加简单，系统更加稳定可靠； · 大部分AVR片上资源丰富：带E2PROM，PWM，RTC，SPI，UART，TWI，ISP，AD，Analog Comparator，WDT等； · 大部分AVR除了有ISP功能外，还有IAP功能，方便升级或销毁应用程序。 基于AVR单片机的USB接口设计USB接口以其数据传输快、连接简单、易于扩展、支持热插拔等特点已成为外设与PC通信的主要方式之一。随着嵌入式系统的发展，嵌入式微处理器需增加通用的USB接口，以便实现与PC等USB主机系统的通信。针对这样的需求，这里采用PHILIPS公司的USB接口器件PDIUSBD12和Atmel公司的AVR系列单片机ATmega8设计一种通用的USB接口模块。该模块可方便为各种嵌入式微处理器增加USB接口，从而实现与USB主机系统的高速通信。 系统硬件设计该系统模块的控制核心是AVR高速单片机ATmega8。AVR单片机是新一代基于哈佛结构的高速RISC微控制器，具有速度快、价格低、可靠性高，I/O口线驱动能力强和片内集成外设资源丰富等特点，其内部集成有可进行ISP下载编程的Flash，EEPROM、熔丝位和锁定位。AVR单片机的ISP下载电缆制作简单、成本低廉，还有免费的下载软件(例如PonyProg)支持。PDIUSBD12是一款高性价比USB接口器件，完全符合USB1.l规范，易于与各种微处理器接口。 系统模块AVR单片机与PDIUSBD12的电路连接如图1所示。 由图1看出，由于AVR单片机具有高速性，可利用I/O端口线以软件方式模拟PDIUSBD12的时序，对其读写。这种方式可根据不同的微处理器速度灵活控制PDIUSBD12的时序和地址，无需译码电路，从而简化硬件设计，降低成本。 由于ATmega8片内集成了UART，SPI，I2C等接口，该接口模块可利用这些接口与其他系统通信，使得该接口模块成为通用的接口转换器。其系统硬件结构框图如图2所示。 USB固件程序设计本系统模块的USB固件程序采用符合ANSI C标准的GCC编译器设计，结合分层次的模块化结构，可移植性强，只需稍微修改硬件接口层即可将其移植到别的硬件平台，可重复利用代码。USB固件程序设计是基于状态机和标准的前后台式程序架构。整个同件程序的模块化层次结构如图3所示。首先编写硬件接口层hal.c和PDIUSBD12器件的命令接口层，以供上层模块调用。硬件接口层含有对PDIUSBD12写指令和读写数据的函数，以供上层模块调用。当CPU不同时，只需修改这些函数即可。由于CPU访问PDIUS-BD12与普通存储器一样，只需根据硬件连接关系，在硬件抽象层中编写对PDIUSBD12写指令、写读数据的函数，供上层调用即可。实现PDIUSBD12的命令接口层需调用硬件抽象层函数，供上层模块调用。再设计前后台程序及标准设备请求程序模块。 AVR单片机的应用区域目前，AVR已被广泛用于： · 空调控制板 · 打印机控制板 · 智能电表 · 智能手电筒 · LED控制屏 · 医疗设备 · GPS 从市场角度看AVR单片机· 性价比：AVR大部分型号的性价比较高，性价比表现突出的型号有：atmega48、atmega8、atmega16、atmega169P · 供货方面：通用型号的AVR供货较为稳定，非常规型号的AVR样品及供货仍存在问题。 · 市场占有率：目前，AVR的市场占有率还是不如PIC与51，但，AVR的优点使得AVR的市场占有一直在扩展，AVR的年用量也一直在上涨。 开发AVR单片机需要的编译器软件名称 类型 简介 官方网址 AVR Studio IDE、汇编编译器 ATMEL AVR Studio集成开发环境(IDE)，可使用汇编语言进行开发（使用其它语言需第三方软件协助），集软硬件仿真、调试、下载编程于一体。ATMEL官方及市面上通用的AVR开发工具都支持AVRStudio。 www.atmel.com GCCAVR ICC AVR C编译器 CodeVision AVR C编译器 ATman AVR C编译器 支持多个模块调试（AVRStudio不支持多个模块调试）。 www.atmanecl.com IAR AVR C编译器 IAR实际上在国外比较多人使用，但它的价格较为昂贵，所以，中国大陆内，使用它的开发人员较少，只有习惯用IAR的工程师才会去使用它。 www.iar.com Devices Flash Kbytes EEPROM Kbytes SRAM Bytes I/O F.max (MHz) Vcc ATtiny13 ATtiny13V 1 0.064 64B ATtiny24 ATtiny24V 2 0.128 128 12 20 1.8-5.5 - 1 1 4 - USI - USI √ 8 √ √ -- 12 √ ATtiny44 ATtiny44V 4 0.256 256 12 20 1.8-5.5 - 1 1 4 - USI - USI √ 8 √ √ -- 12 √ ATtiny84 ATtiny84V 8 0.512 512 12 20 1.8-5.5 - 1 1 4 - USI - USI √ 8 √ √ -- 12 √ ATtiny26 ATtiny26L 2 0.125 128 16 16 2.7-5.5 - -- 2 2 - USI - USI √ 11 √ √ -- 1 -- ATtiny2313 ATtiny2313V 2 0.128 128 18 20 1.8-5.5 - 1 1 4 - USI 1 USI √ -- √ √ -- 2 √ ATmega48 ATmega48V 4 0.256 512 23 20 1.8-5.5 - 1 2 6 √ 1+USART 1 √ √ 8/6(DIP) √ √ √ 26 √ ATmega88 ATmega88V 8 0.5 1024 23 20 1.8-5.5 - 1 2 6 √ 1+USART 1 √ √ 8/6(DIP) √ √ √ 26 √ ATmega168 ATmega168V 16 0.5 1024 23 20 1.8-5.5 - 1 2 6 √ 1+USART 1 √ √ 8/6(DIP) √ √ √ 26 √ ATmega8 ATmega8L 8 0.5 1024 23 16 2.7-5.5 - 1 2 3 √ 1 1 √ √ 8/6(DIP) √ √ √ 2 √ ATmega16 ATmega16L 16 0.5 1024 32 16 2.7-5.5 - 1 2 4 √ 1 1 √ √ 8 √ √ √ 3 √ ATmega32 ATmega32L 32 1 2048 32 16 2.7-5.5 - 1 2 4 √ 1 1 √ √ 8 √ √ √ 3 √ ATmega64 ATmega64L 64 2 4096 53 16 2.7-5.5 - 2 2 8 √ 1 2 √ √ 8 √ √ √ 8 √ ATmega128 ATmega128L 128 4 4096 53 16 2.7-5.5 - 2 2 8 √ 1 2 √ √ 8 √ √ √ 8 √ ATmega1280 ATmega1280V 128 4 8192 86 16 1.8-5.5 - 4 2 16 √ 1+USART 4 √ √ 16 √ √ √ 32 √ ATmega162 ATmega162V 16 0.5 1024 35 16 1.8-5.5 - 2 2 6 √ 1 2 -- √ - √ √ √ 3 √ ATmega169 ATmega169V 16 0.5 1024 53 16 1.8-5.5 - 1 2 4 √ 1+USI 1 USI √ 8 √ √ √ 17 √ ATmega169P ATmega169PV 16 0.5 1024 54 16 1.8-5.5 √ 1 2 4 √ 1+USI 1 USI √ 8 √ √ √ 17 √ ATmega8515 ATmega8515L 8 0.5 512 35 16 2.7-5.5 - 1 1 3 - 1 1 - √ - - √ √ 3 √ ATmega8535 ATmega8535L 8 0.5 512 32 16 2.7-5.5 - 1 2 4 - 1 1 √ √ 8 √ √ √ 3 √ ATmega48P ATmega48PV 4 0.256 512 23 20 1.8-5.5 √ 1 2 6 √ 1+USART 1 √ √ 8/6(DIP) √ √ √ 26 √ ATmega88P ATmega88PV 8 0.5 1024 23 20 1.8-5.5 √ 1 2 6 √ 1+USART 1 √ √ 8/6(DIP) √ √ √ 26 √ ATmega168P ATmega168PV 16 0.5 1024 23 20 1.8-5.5 √ 1 2 6 √ 1+USART 1 √ √ 8/6(DIP) √ √ √ 26 √ ATmega164P ATmega164PV 16 0.5 1024 32 20 1.8-5.5 √ 1 2 6 √ 1+USART 2 √ √ 8 √ √ √ 32 √ ATmega324P ATmega324PV 32 1 2048 32 20 1.8-5.5 √ 1 2 6 √ 1+USART 2 √ √ 8 √ √ √ 32 √ |
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