AVR單片機硬件結(jié)構(gòu)采取8位機與16位機的折中策略，即采用局部寄存器存堆(32個寄存器文件)和單體高速輸入/輸出的方案(即輸入捕獲寄存器、輸出比較匹配寄存器及相應控制邏輯)。提高了指令執(zhí)行速度(1Mips/MHz)，克服了瓶頸現(xiàn)象，增強了功能;同時又減少了對外設管理的開銷，相對簡化了硬件結(jié)構(gòu)，降低了成本。故AVR單片機在軟/硬件開銷、速度、性能和成本諸多方面取得了優(yōu)化平衡，是高性價比的單片機。

ISP是In System Program的縮寫，意思是在系統(tǒng)編程。目前的AVR芯片基本上都具備ISP接口，可通過ISP接口進行編程。它一共使用了兩條電源線：VCC、GND，三條信號線：SCK、MOSI、MISO，以及復位線：RESET。由于僅僅使用了幾條數(shù)據(jù)線，所以我們亦常將其稱為串行編程。值得注意的是，雖然下載器端使用的信號線名為SCK、MOSI、MISO，但AVR MCU的信號端不一定是名為SCK、MOSI、MISO。AVR的串行編程方式有很多種，如：

(1)STK200/STK300：并口下載器多采用該燒寫方式，最早期的一種燒寫方式，支持型號少，燒寫速度低，不支持AVR Studio。

(2)STK500：ATMEL最推薦的編程方式，由于采用ATMEL官方的STK500固件，使得它可燒寫全系列AVR(若對固件進行升級亦可支持未來的AVR型號)，燒寫速度非?？?，支持AVR Studio。

(3)AVRISP(準STK500)：由于采用ATMEL官方的STK500固件，使得它可燒寫大部分AVR(若對固件進行升級亦可支持未來的AVR型號)，燒寫速度非?？?，支持AVR Studio。

(4)AVRISPmkII：由于采用ATMEL官方的AVRISPmkII固件，使得它可燒寫大部分AVR(若對固件進行升級亦可支持未來的AVR型號)，燒寫速度非常快，支持AVR Studio。

(5)當然還有其它的ISP方式，但已經(jīng)那些均不是最為常見的串行編程方式，在此不在作一一介紹。

(2)高壓/并行編程。

AVR的高壓編程/并行編程，實際上是更早出現(xiàn)的編程方法，它功能強大，但需要：

1)連接較多的引腳(故稱“并行編程”)

2)使用12V電壓(故稱“高壓編程”)

聯(lián)合起來一般叫高壓/并行編程。實際上，有些編程是高壓/串行編程，如Attiny13。(Attiny13端口非常少)高壓/并行編程(理論上)能修復任何熔絲位，例如：

1)Attiny13/24/2313、Atmega8/48/88/168等AVR的RESET端口與IO端口是共用的，由于這類AVR的引腳一般較少，(如Attiny13僅有6個IO口)，經(jīng)常出現(xiàn)IO不夠用的情況，需要將RESET端口設置為IO端口使用，然而，一旦將RESET設置為IO，便無法再進行ISP編程了，更無法使用ISP恢復RESET功能，因為ISP編程需要RESET功能。然而，這種情況下，使用高壓/并行編程，可以恢復RESET功能，(注意：RESET端口與IO端口是共用的AVR，具備debugWIRE功能，“dW”熔絲位必須為啟動狀態(tài))因為高壓/并行編程不需要RESET功能。

2)當設置錯了熔絲位導致芯片鎖死，這種情況下，使用高壓/并行編程，可恢復熔絲位。

AVR單片機吸取了PIC及8051等單片機的優(yōu)點，改進：

1、程序存儲器為價格低廉、可擦寫1萬次以上、指令長度單元為16位(字)的FlashROM(即程序存儲器寬度為16位，按8位字節(jié)計算時應乘2)。而數(shù)據(jù)存貯器為8位。因此AVR還是屬于8位單片機。

2、采用CMOS技術(shù)和RISC架構(gòu)，實現(xiàn)高速(50ns)、低功耗(μA)、具有SLEEP(休眠)功能。AVR的一條指令執(zhí)行速度可達50ns(20MHz)，而耗電則在1uA～2.5mA間。AVR采用Harvard結(jié)構(gòu)，以及一級流水線的預取指令功能，即對程序的讀取和數(shù)據(jù)的操作使用不同的數(shù)據(jù)總線，因此，當執(zhí)行某一指令時，下一指令被預先從程序存儲器中取出，這使得指令可以在每一個時鐘周期內(nèi)被執(zhí)行。

3、工業(yè)級產(chǎn)品。具有大電流10～20mA(輸出電流)或40mA(吸電流)的特點，可直接驅(qū)動LED、SSR或繼電器。有看門狗定時器(WDT)安全保護，可防止程序走飛，提高產(chǎn)品的抗干擾能力。

4、通用數(shù)字I/O口的輸入輸出特性與PIC的HI/LOW輸出及三態(tài)高阻抗HI-Z輸入類同，同時可設定類同與8051結(jié)構(gòu)內(nèi)部有上拉電阻的輸入端功能，便于作為各種應用特性所需(多功能I/O口)，AVR的I/O口是真正的I/O口，能正確反映I/O口的輸入/輸出的真實情況。

5、像8051一樣，有多個固定中斷向量入口地址，可快速響應中斷，而不是像PIC一樣所有中斷都在同一向量地址，需要以程序判別后才可響應，這會浪費且失去控制時機的最隹機會。

AVR單片機內(nèi)嵌高質(zhì)量的Flash程序存儲器，擦寫方便，支持ISP和IAP，便于產(chǎn)品的調(diào)試、開發(fā)、生產(chǎn)、更新。內(nèi)嵌長壽命的EEProm可長期保存關(guān)鍵數(shù)據(jù)，避免斷電丟失。片內(nèi)大容量的RAM不僅能滿足一般場合的使用，同時也更有效的支持使用高級語言開發(fā)系統(tǒng)程序，并可像MCS-51單片機那樣擴展外部RAM。