【单片机学习】2、AVR单片机简介

曾巧文 发布于:2012-4-18 10:17 分类:AVR单片机 标签: 单片机 AVR


1、AVR单片机简介
ATMEL公司于1997年研发的RISC结构的新型8位单片机,相对于之前在国内广泛使用的8051单片机,性能大大提升;

RISC结构和CISC结构有何不同?典型代表有哪些?
2、AVR单片机的特点
运行速度快,单周期指令系统,单级流水线,处理能力达到1MIPS/Mhz;
外设功能强大,单片机内集成ADC、串口、比较器、定时器、GPIO、PWM等;
片内集成了Flash、EEPROM、SRAM。
开发环境、开发工具形式多样,价格低。

3、AVR单片机系列
AVR系列单片机共有3个系列产品:
tinyAVR系列;
低功耗AVR系列;
megaAVR系列;
相同的内核,相同的指令,只是内部资源和配置不同,生产工艺不同等,对于软件开发差别很小;


4、AVR单片机基本结构
1、基本组成;
2、ATmega16单片机:
   16K片内Flash,1K片内SRAM,512字节EEPROM,丰富的外设、时钟范围:0-16M,电源电压范围4.5-5.5V。


*开发工具非常廉价----(软件+硬件)

 

5、ATmega16单片机
封装:PDIP-40、TQFP-44、MLF-44


6、贴片封装(TQFP-44)
双列直插封装(PDIP)

7、Mega16管脚定义
电源:Vcc、GND、AVcc、AREF;
晶振:ATAL1、XTAL2;
复位:RESET;
GPIO/外设相关IO:PortA0-7、PB0-7、PC0-7、PD0-7;

8、ATmega16内部结构
1、AVR内核 包括ALU、PC、地址译码、通用工作寄存器;
2、时钟系统:
3、ATmega16的存储空间;
4、复位:Mega16有5种复位源;
5、程序烧录方式:ISP、JTAG;
6、ATmega16单片机最小系统;

1、AVR内核

2、系统时钟部件
系统时钟
外部晶振
内部RC振荡器
外部时钟
独立的看门狗定时器时钟

3、存储器及其地址空间
3.1 Flash程序存储器
    AVR单片机指令是16位或是32位,因而ATmega16的程序存储器为8K×16位,程序计数器PC为13位宽。
    支持ISP和IAP;
    起始地址0x0000 -- 0x1FFF
    16K的FLASH分成两段:Boot Program Section和Application Program Section


3.2 数据存储器--SRAM及其存储空间
包括1024字节SRAM、32字节通用寄存器、64字节的IO寄存器,共1120字节


3.3 非易失性数据存储器—EEPROM
  ATmega16包含512字节的EEPROM。地址范围:0x0000--0x01FF,采用单字节读写方式。
通过操作EEPROM相关的寄存器来实现。不可以直接访问(不同于SRAM)。
 寿命达10万次擦写;


4、通用寄存器组与IO寄存器
 IO寄存器(教材38页)
AVR系列单片机所有IO口已经外围接口的功能和配置均通过IO寄存器来设置和使能。
访问IO寄存器有两种不同的方式:
使用访问IO寄存器的特殊指令 IN、OUT、SBI、CBI、SBIS和SBIC(地址范围0x00-0x3F);
按照SRAM的访问方式访问(地址范围:0x20-0x5F);


5 状态寄存器和堆栈指针
1、状态寄存器SREG
  8个位的状态寄存器,用来存放指令执行后的有关状态和结果的标志。SREG中各位状态通常在指令的执行过程中自动形成.


2、堆栈指针寄存器SP
栈空间用于存放局部变量、中断和子程序的返回地址等临时数据。
SP寄存器指向AVR单片机栈空间的最底端,AVR单片机的栈是向下增长的。
PUSH  Rr:STACK<- Rr, SP<-SP-1;
SPH(3EH(5EH)),SPL(3DH(5DH))
初始状态都为00H,因而复位后一般将SP指针寄存器初始化到片内SRAM的顶端0x045F
堆和栈的概念;


6 ATmega16最小系统
最小系统的概念:电源、时钟、复位、编程接口和基本的测试电路等;
电源:嵌入式系统常用电源DCDC、LDO
复位:复位是单片机芯片本身的硬件初始化操作,例如单片机在上电开始的时候,需要复位将单片机本部功能部件强制初始化到一个确定的状态。其中程序计数器PC复位后为0x0000,单片机从0x0000处开始执行(非BOOTLOAD启动方式)。

7、AVR单片机常用的时钟方式
内部RC振荡器
1/2/4/8M振荡器
通过熔丝位来选择,例如内部RC振荡器4M
外部晶振
无源晶振
有源晶振
外部时钟信号
贴片有源晶振
插件式有源晶振
最常用的无源晶振
晶振


8、AVR单片机的复位源
上电复位
外部复位--手动复位、外部IC
掉电检测复位(BOD)
看门狗复位(WDT)
JTAG复位
上电复位
外部复位(启动过程中)
外部复位
掉电复位
看门狗复位
3、AVR单片机的编程方式
AVR单片机的编程包括片内的FLASH、EEPROM、熔丝位。有以下三种编程方式:
串行ISP编程
高压并行编程方式
IAP编程- 可以用于产品现场升级;

*ATmega16的熔丝位
什么是熔丝位?
    熔丝位AVR单片机中特有的概念,是独立于Flash、EEPROM之外的非易失性存储单元。用于实现对AVR单片机的配置、加密、功能设置等。
   见教材附录A:熔丝位的编程和状态说明
    0:已编程(允许) 
    1:未编程(禁止)
熔丝位常用选项
时钟类型配置
  1、芯片出厂默认状态下,系统时钟为内部1M的RC振荡源
  2、根据实际需要选择时钟类型(通讯、定时)
     根据功耗和速度要求选择时钟类型;
     根据现有硬件选择始终类型,如实验板外接有7.3728M的石英晶体振荡器(无源)。

加密选项
用于保护知识产权,防止(轻易)破解;
  三种加密状态:
     1、无加密:Flash、EEP、熔丝位
     2、禁止对Flash、EEP、熔丝位编程
     3、禁止对Flash、EEP、熔丝位编程以及校验
加密后的单片机怎么处理?
    
功能使能/禁止
  1、WDTON:看门狗始终打开
  2、SPIEN:SPI使能
  3、JTAGEN:JTAG口使能
  4、EESAVE:不擦除EEP内容
  5、BODEN:低压检测使能
  6、BODLEVEL:低压检测门限
  7、OCDEN:在线调试使能


 

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评论:

郑州婚纱影楼
2012-04-18 11:12
谢谢博主分享学习了{布}
曾巧文
2012-04-18 12:44
@郑州婚纱影楼:{微笑}

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