一、 AVR單片機(jī)簡(jiǎn)介

1.1、AVR的誕生

AVR單片機(jī)是ATMEL公司在1997年研發(fā)的增強(qiáng)型內(nèi)置Flash的RISC精簡(jiǎn)指令集高速單片機(jī)?？梢詮V泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)外部設(shè)備、工業(yè)實(shí)時(shí)控制、儀器儀表、通訊設(shè)備、家用電器等各個(gè)領(lǐng)域。

1.2、AVR的特點(diǎn)

采用RISC精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)

RISC(精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī))是相對(duì)于CISC(復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī))而言的。RISC 并非只是簡(jiǎn)單地去減少指令，而是通過(guò)將計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)變得更加簡(jiǎn)單合理來(lái)提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度，目前市面上常見(jiàn)的微控制器大部分都使用的是RISC指令集，包括AVR以及ARM等。RISC優(yōu)先選取使用頻率最高的簡(jiǎn)單指令，避免復(fù)雜指令，并固定指令寬度，減少指令格式和尋址方式的種類(lèi)，從而縮短指令周期，提高運(yùn)行速度。由于AVR 采用RISC的這種結(jié)構(gòu)，使AVR系列單片機(jī)都具備了1MIPS/MHz(百萬(wàn)條指令每秒/兆赫茲)的高速處理能力?？梢赃m用于對(duì)計(jì)算能力要求更高的場(chǎng)景下。

采用內(nèi)嵌高質(zhì)量的Flash程序存儲(chǔ)器

高質(zhì)量的Flash擦寫(xiě)方便，支持ISP和IAP，便于產(chǎn)品的調(diào)試、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、更新。內(nèi)嵌長(zhǎng)壽命的EEPROM可以長(zhǎng)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(chǎng)合的使用，同時(shí)更有效的支持使用高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)系統(tǒng)程序，并可像MCS-51單片機(jī)那樣擴(kuò)展外部RAM。

I/O管腳全部帶可設(shè)置的上拉電阻

這樣的話可以單獨(dú)設(shè)定為輸入/輸出、可設(shè)定(初始)高阻輸入、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)(可省去功率驅(qū)動(dòng)器件)等特性，使的得I/O口資源靈活、功能強(qiáng)大、可充分利用。

片內(nèi)具備多種獨(dú)立的時(shí)鐘分頻器

可分別供URAT、I2C、SPI使用。其中與8/16位定時(shí)器配合的具有多達(dá)10位的預(yù)分頻器，可通過(guò)軟件設(shè)定分頻系數(shù)提供多種檔次的定時(shí)時(shí)間。

增強(qiáng)性的高速USART

具有硬件產(chǎn)生校驗(yàn)碼、硬件檢測(cè)和校驗(yàn)、兩級(jí)接收緩沖、波特率自動(dòng)調(diào)整定位、屏蔽數(shù)據(jù)幀等功能，提高了通信的可靠性，方便程序編寫(xiě)，更便于組成分布式網(wǎng)絡(luò)和實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信系統(tǒng)的復(fù)雜應(yīng)用，串口功能大大超過(guò)MCS-51單片機(jī)的串口，并且由于AVR單片機(jī)速度快，中斷服務(wù)時(shí)間短，故可實(shí)現(xiàn)高波特率通訊。

穩(wěn)定的系統(tǒng)可靠性

AVR單片機(jī)有自動(dòng)上電復(fù)位電路、獨(dú)立的看門(mén)狗電路、低電壓檢測(cè)電路BOD，多個(gè)復(fù)位源(自動(dòng)上下電復(fù)位、外部復(fù)位、看門(mén)狗復(fù)位、BOD復(fù)位)，可設(shè)置的啟動(dòng)后延時(shí)運(yùn)行程序，增強(qiáng)了嵌入式系統(tǒng)的可靠性。

二、 AVR單片機(jī)系列簡(jiǎn)介

AVR單片機(jī)系列齊全,可適用于各種不同場(chǎng)合的要求，共有3個(gè)檔次，分別為：

低檔Tiny系列：主要有Tiny11/12/13/15/26/28等;

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

高檔ATmega：主要有ATmega8/16/32/64/128(存儲(chǔ)容量為8/16/32/64/128KB)以及ATmega8515/8535等。

AVR器件引腳從8腳到64腳不等，還有各種不同封裝可供用戶根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇選擇。

三、 AVR單片機(jī)的優(yōu)勢(shì)

哈佛結(jié)構(gòu)，具備1MIPS / MHz的高速運(yùn)行處理能力;

超功能精簡(jiǎn)指令集(RISC)，具有32個(gè)通用工作寄存器，克服了如8051 MCU采用單一ACC進(jìn)行處理造成的瓶頸現(xiàn)象;

快速的存取寄存器組、單周期指令系統(tǒng)，大大優(yōu)化了目標(biāo)代碼的大小、執(zhí)行效率，部分型號(hào)FLASH非常大，特別適用于使用高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā);

作輸出時(shí)與PIC的HI/LOW相同，可輸出40mA，作輸入時(shí)可設(shè)置為三態(tài)高阻抗輸入或帶上拉電阻輸入，具備10mA-20mA灌電流的能力;

片內(nèi)集成多種頻率的RC振蕩器、上電自動(dòng)復(fù)位、看門(mén)狗、啟動(dòng)延時(shí)等功能，外圍電路更加簡(jiǎn)單，系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠;

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

大部分AVR除了有ISP功能外，還有IAP功能，方便升級(jí)或銷(xiāo)毀應(yīng)用程序。

四、 AVR單片機(jī)的應(yīng)用

基于AVR單片機(jī)的優(yōu)秀的性能與以上的特點(diǎn)，可以看出，AVR單片機(jī)目前可以適用于大部分嵌入式應(yīng)用場(chǎng)景中，同時(shí)由于AVR單片機(jī)的封裝形式多樣，可以用于教學(xué)當(dāng)中，例如使用雙列直插型單片機(jī)可以讓學(xué)生自己動(dòng)手設(shè)計(jì)焊接一個(gè)單片機(jī)的最小系統(tǒng)，學(xué)習(xí)軟硬件技術(shù)。