AVR单片机介绍

本文来自网络，感谢这些朋友的总结这篇使用价值很强的AVR单片机资料。
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什么是AVR单片机

      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。

      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SSR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。

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gooker发表评论于2005-6-10 10:35:00
(1) 为什么选用AVR单片机? Flash程序存储器可擦写1000次以上,不再有报废品产生。PIC
有的是OTP,只能烧录一次。AVR程序存储器数据为16位组织,也可按8位理解。PIC是12/14位程序
存储器,作寄存器转移和算术、逻辑运算带来不便。
(2) 为什么选用AVR单片机? 高速度(50ns)、低功耗!硬件应用Harward结构,具有预取指令功能,
使得指令可以在一个时钟周期内执行。PIC要4个时钟周期执行一条指令。MSC-51要12个时钟周期
执行一条指令。
(3) 为什么选用AVR单片机? 超功能精简指令!具有32个通用工作寄存器(相当于8051中的32个累
加器,克服了单一累加器数据处理造成的瓶颈现象),有128B～4KB个SRAM,可灵活使用指令运算。
(4) 为什么选用AVR单片机? 工业级产品!具有大电流(灌电流)10～20mA或40mA(单一输出),可直
接驱动SSR或继电器;有看门狗定时器(WDT),安全保护,防止程序走飞,提高产品的抗干扰能力。
(5) 为什么选用AVR单片机? 程序写入可以并行写入(用万用编程序器),也可用串行在线ISP擦
写。也就是说不必将IC拆下拿到万用编程上烧录,而可直接在电路板上进行程序修改、烧录等操
作,方便产品现场升级。有ISP、JTAG及自编功能,这是今后单片机编程的发展方向 。
(6) 为什么选用AVR单片机? AVR的I/O口是真正的I/O口,能正确反映I/O口的真实情况。I/O口
有输入/输出, 三态高阻输入,也可设定内部拉高电阻作输入端的功能,便于作各种应用特性所需
(多功能I/O口)
(7) 为什么选用AVR单片机? 高度保密(LOCK)!
–不可破解的Lock bit技术
–不象Mask ROM那样可通过电子显微镜破解–Flash单元深藏于芯片内部
–可多次烧写的Flash且具有多重密码保护锁死(LOCK)功能,因此可快速完成产品商品化,并可多
次更改程序(产品升级)而不必浪费IC或电路板,大大提高产品质量及竞争力。
(8) 为什么选用AVR单片机? AVR内带模拟比较器,I/O口可作A/D转换用,可组成廉价的A/D转换
器。
(9) 为什么选用AVR单片机?可重设启动复位。AVR系列有内部电源开关启动计数器,可将低电平复
位(/RESET)直接接到Vcc端。当电源开时,由于利用内部RC的看门狗定时器,可延迟MCU启动执行程
序。这种延时使I/O口稳定后执行程序,以提高单片机工作可靠性。有的还有内部复位电压检测电
路BOD,而检测电压可调。
(10)为什么选用AVR单片机?具有休眠省电功能(POWER DOWN)及闲置(IDLE)低功耗功能。一般耗
电在1～2.5mA,典型功耗情况,WDT关闭时为100nA
(11) 为什么选用AVR单片机? 像8051一样,有多个固定中断向量入口地址,可快速响应中断。而
PIC只有一个中断入口,要查询后才能响应中断,失去了最佳响应中断时间。
(12) 为什么选用AVR单片机? AT90S1200/2343/ATtiny15等部分AVR器件具有内部RC振荡器-
1MHz的工作频率,使该类单片机成为无外加元器件即可工作,就是一片芯片,可谓简单方便,作加密
器件使用更妙。
(13) 为什么选用AVR单片机? 计数器/定时器,C/T有8位和16位,可作比较器;计数器外部中断和
PWM(也可当D/A)用于控制输出,有的有3-4个PWM,作电机无级调速是理想器件。
(14) 为什么选用AVR单片机?有串行异步通讯UART接口,不占用定时器和SPI传输功能,因其高速故
可以工作在一般标准整数频率,而波特率可达576K。
(15) 为什么选用AVR单片机? AT90S4414/AT90S8515具有可扩展外部数据存储器达64KB。它们
的引脚排列及功能与8051相似,即可替代替8051系列单片机(8751或8752)的应用系统。仅差复位
电平,只需对调复位电阻、电容位置。还增加很多新功能,WDT,A/D,PWM等
(16) 为什么选用AVR单片机? 工作电压范围宽(2.7～6.0V),电源抗干扰性强。 AT90LXX为低电
压器件(2.7～6.0V), AT90SXX电压为 (4.0～6.0V),最低器件ATtiny12己到1.8V ～ 5.5V。
(17) 为什么选用AVR单片机? AT90S4434/8535具有8路10位A/D;AT90S2333/4433具有6路10位
A/D;功能更强的ATmega103/128有Flash 128KB,EEPROM 4KB,RAM 4KB,I/O端口48个,中断源16
个 ,外中断8个,SPI,UART,8路10位A/D,ISP。
(18) 为什么选用AVR单片机? 并具有较大容量、可擦写10万次的EEPROM,对掉电后数据保存带来
方便,来电后能记住掉电时的工体状态,EEPROM(64B～4KB) 。
(19) 为什么选用AVR单片机? 新的高档AVR ATmega16/32/64/128还具有JTAG边界扫描、仿真、
编程功能,不会造成以往仿真通过,脱机不行的现象。
(20) 为什么选用AVR单片机? AVR 微处理器---可以对自己编程..ATmega161为使用便利性而设
计
–写入新代码时无需外部器件
–小扇区：128字节
–Boot区可变
–Read-While-Write技术
–减少编程时间
–受控于硬件的编程方法
–打开通向新世界的大门
–通过任何接口进行编程(并行编程器、ISP、JTGA、 UART 、自编程)–重复编程无需外部器件
–100%安全的远程加密更新方式
(21) 为什么选用AVR单片机? 从高级语言C代码,看各种单片机性能比较:
从一个小C函数为例:
/* Return the maximum value of a table of 16 integers */
;返回最大值的表格的16位整数

int max(int *array);数组*array
{
char a;
int maximum=-32768;最大的=-32768
for (a=0;a<16;a++)
if (array[a]>maximum)
maximum=array[a];
return (maximum);返回
}
性能比较:
AT90S8515 8 MHz
80C51 24 MHz
68HC11A8 12 MHz
PIC16C74 20 MHz
编译结果结论:
8 MHz AVR ——224 MHz 80C51
HC11：代码效率高，但是处理能力只有AVR的1/10，功耗却高 2.5倍
PIC 速度快, 但是在相同功耗下AVR性能比其高3.5倍
(22) 为什么选用AVR单片机?AVR使用众多功能强大的高级语言
● IAR AVR C编译器 编译器与AVR同步设计,支持C和EC++ ,Demo版只生成调试文件,
● ICC AVR C 编译器 支持无SRAM器件;增加组软件模块;Icc Demo版30天是完全版, 30天后转
限2KB版,双龙是Icc 正版独家代理
● Code Vision AVR C编译器 有组软件模块,Demo版为限2KB版
● GNU C编译器 网友联盟自由免费版,升级慢
● BASCOM-AVR Demo版为限2KB版
(23) 为什么选用AVR单片机?AVR有各种档次的开发工具
评估工具
–AVR Studio
–STK500
–SL-MEGA/SL-AVR/SL-AVRS(双龙开发)
–GNU GCC 编译器高性能开发工具
–AVR Studio
–STK500/SL-AVRL
–ICE10 / ICE30/ICE200
–IAR C
低成本开发工具
–AVR Studio
–SL-MEGA/SL-AVR/SL-AVRS
–SL-AVRL
–ICE200 / JTAGICE
–Imagecraft C
(23)为什么选用AVR单片机?有了AVR基础,我们学习FPSLIC(=AVR+FPGA+SRAM),使我国单片机开发
进入芯片级开发。

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gooker发表评论于2005-6-10 10:35:00
ATMEL公司新推出的90系列单片机内含高速闪存FLASH，是基于增强精简指令RISC（Reduced Instruction Set CPU)结构的单片机，简称AVR单片机，该系列单片机在吸收PIC及8051单片机的优点的基础上，做出了重大的改进。
　　　AVR单片机的特点
　　　1、速度快
AVR单片机在单一时钟周期内执行功能强大的指令，每MHz可实现阶段MIPS的处理能力，是具有最高MIPS/mW能力的确良8位单片机。
AVR 单片机采用了大型快速存取寄存器文件和快速单周期指令。其快速存取RISC寄存器文件由32个通用工作寄存器组成。AVR用32个通用寄存器代替累加器，避免了传统的累加器与存储器之间的数据传送，可在一个时钟周期内执行一条指令来访问两个独立的寄存器，代码效率比常规CISC微控制器快十倍。AVR单片机是用一个时钟周期执行一条指令的，即在执行前一条指令时就取出下一条指令，然后以一个周期执行指令（与DSP类似），是8位单片机中第一种真的RISC 单片机。
　　　2、性能价格比高
AVR单片机中既有引脚少的器件（8脚），也有存储容量较大、引脚较多的器件，给用户以充分的选择佘地。
AVR单片机采用Harvard结构，程序存储器和数据存储器是分开的，可以直接访问8M字节程序存储器和8M的数据存储器。
AVR 单片机片内资源丰富。包括：1K-128K字节可下载的Flash存储器、64-4K字节EEPROM、128-4K字节RAM、5-32条通用的I/O 线，32个通用工作寄存器、摸拟比较器、定时器/计数、可编程异步串行口、内部及外部中断、带内部晶振的可编程看门狗定时器、为下载程序而设计的SPI串行口、10位AD转换器、以及闲置摸式和掉电摸式2个可选择的省电摸式等。
AVR单片机具有高度保密性。程序存储器FLASH具有多重密码保护锁死（LOCK）功能，绝不可能解密。
　　　3、系统内从新编程（ISP In-System Programming) 功能
AVR单片机片内可下载FLASH存储器，可以通过SPI串行接口或一般的编程器进行系统内重新编程（ISP In-System Programming)，给新产品的开发、老产品的 级和维护带来极大的方便。
4、工作电压范围宽（2.7-6V）、抗干扰能力强
总之，AVR单片机在一个芯片内将增强性能的RISC 8位CPU与可下载的FLASH相结合使其成为适合于许多要求、具有高度灵活性和低成本的嵌入式高效微控制器。