AVR單片機是1997年由ATMEL公司研發(fā)出的增強型內(nèi)置Flash的RISC(Reduced Instruction Set CPU) 精簡指令集高速8位單片機。AVR的單片機可以廣泛應用于計算機外部設備、工業(yè)實時控制、儀器儀表、通訊設備、家用電器等各個領域。

AVR的主要特性

高可靠性、功能強、高速度、低功耗和低價位 , 一直是衡量單片機性能的重要指標,也是單片機占領市場、賴以生存的必要條件。

早期單片機主要由于工藝及設計水平不高、功耗高和抗干擾性能差等原因,所以采取穩(wěn)妥方案：即采用較高的分頻系數(shù)對時鐘分頻,使得指令周期長,執(zhí)行速度慢。以后的 CMOS單片機雖然采用提高時鐘頻率和縮小分頻系數(shù)等措施,但這種狀態(tài)并未被徹底改觀(51以及51兼容)。此間雖有某些精簡指令集單片機(RISC)問世,但依然沿襲對時鐘分頻的作法。

AVR單片機的推出,徹底打破這種舊設計格局,廢除了機器周期,拋棄復雜指令計算機(CISC)追求指令完備的做法;采用精簡指令集,以字作為指令長度單位,將內(nèi)容豐富的操作數(shù)與操作碼安排在一字之中(指令集中占大多數(shù)的單周期指令都是如此),取指周期短,又可預取指令,實現(xiàn)流水作業(yè),故可高速執(zhí)行指令。當然這種速度上的升躍,是以高可靠性為其后盾的。

AVR單片機硬件結構采取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,相對簡化了硬件結構,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。

1) 自帶廉價的程序存儲器(FLASH)和非易失的數(shù)據(jù)存儲器(EEPROM)。這些存儲器可多次電擦寫，使程序開發(fā)實驗更加方便，工作更可靠。

2) 高速度，低功耗。在和M51單片機外接相同晶振條件下，AVR單片機的工作速度是M51單片機的30-40倍;并且增加了休眠功能及CMOS技術，使其功耗遠低于M51單片機。

3) 工業(yè)級產(chǎn)品。具有大電流輸出可直接驅動SSR和繼電器，有看門狗定時器，防止程序走飛，從而提高了產(chǎn)品的抗干擾能力。

4) 超功能精簡指令，具有32個通用工作寄存器，相當于M51單片機中32個累加器!從而克服了單一累加器工作的瓶頸效應。

5) 程序下載方便。AVR單片機即可并行下載也可串行下載，無需昂貴的編程器。此外，還可以在線下載!也就是說可以直接在電路板上進行程序修改和燒錄。

6) 具有模擬比較器、脈寬調制器、模數(shù)轉換功能。使得工業(yè)控制中的模擬信號處理更為簡單方便。

7) 并行口、定時計數(shù)器、中斷系統(tǒng)等單片機內(nèi)部重要資源的功能進行了大幅度提升，使之更適合工業(yè)生產(chǎn)過程的實時控制。

8) 其時鐘頻率既可外接也可使用單片機內(nèi)部自帶的振蕩器，其頻率可在1MHz-8MHz內(nèi)設置，使得硬件開發(fā)制作更為簡潔。

9) 強大的通訊功能，內(nèi)置了同步串行接口SPI、通用串行接口UAST、兩線串行總線接口TWI(I2C )，使網(wǎng)絡控制、數(shù)據(jù)傳送更為方便。

10)超級保密功能，應用程序可采用多重保護鎖功能。可低價快速完成廠家產(chǎn)品商品化等等。

除上述特點外“零外設”也是AVR嵌入式單片機的重要特征。由于該芯片已內(nèi)置了程序存儲器、晶振并增加了在線匯編功能。所以AVR單片機芯片接上直流電源，下載個程序就可以獨立工作。無需附加外部設備，無需使用昂貴的編程器和仿真裝置。這給我們學習和開發(fā)帶來了便利條件。

AVR單片機技術體現(xiàn)了單片機集多種器件(包括FLASH程序存儲器、看門狗、EEPROM、同/異步串行口、TWI、SPI、A/D模數(shù)轉換器、定時器/計數(shù)器等)和多種功能(增強可靠性的復位系統(tǒng)、降低功耗抗干擾的休眠模式、品種多門類全的中斷系統(tǒng)、具輸入捕獲和比較匹配輸出等多樣化功能的定時器/計數(shù)器、具替換功能的I/O端口…… )于一身,充分體現(xiàn)了單片機技術的從“片自為戰(zhàn)”向“片上系統(tǒng)SoC”過渡的發(fā)展方向。 綜上所述,AVR單片機博采眾長,又具獨特技術,不愧為8位機中的佼佼者。