avr单片机.docx
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avr单片机.docx
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avr单片机
AVR单片机
AVR单片机介绍
AVR单片机的优势特征
AVR单片机的型号标识解析
AVR8-BitMCU的最大特点
开发AVR单片机需要的编译器
[编辑本段]AVR单片机介绍
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。
[编辑本段]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1.8V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LockBit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)10~40mA,可直接驱动可控硅SCR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。
[编辑本段]AVR单片机的型号标识解析
1.型号紧跟的字母,表示电压工作范围。
带“V”:
1.8-5.5V;若缺省,不带“V”:
2.7-5.5V。
例:
ATmega48-20AU,不带“V”表示工作电压为2.7-5.5V。
2.后缀的数字部分,表示支持的最高系统时钟。
例:
ATmega48-20AU,“20”表示可支持最高为20MHZ的系统时钟。
3.后缀第一(第二)个字母,表示封装。
“P”:
DIP封装,“A”:
TQFP封装,“M”:
MLF封装。
例:
ATmega48-20AU,“A”表示TQFP封装。
4.后缀最后一个字母,表示应用级别。
“C”:
商业级,“I”:
工业级(有铅)、“U”工业级(无铅)。
例:
ATmega48-20AU,“U”表示无铅工业级。
ATmega48-20AI,“I”表示有铅工业级。
[编辑本段]AVR8-BitMCU的最大特点
与其它8-BitMCU相比,AVR8-BitMCU最大的特点是:
·哈佛结构,具备1MIPS/MHz的高速运行处理能力;
·超功能精简指令集(RISC),具有32个通用工作寄存器,克服了如8051MCU采用单一ACC进行处理造成的瓶颈现象;
·快速的存取寄存器组、单周期指令系统,大大优化了目标代码的大小、执行效率,部分型号FLASH非常大,特别适用于使用高级语言进行开发;
·作输出时与PIC的HI/LOW相同,可输出40mA(单一输出),作输入时可设置为三态高阻抗输入或带上拉电阻输入,具备10mA-20mA灌电流的能力;
·片内集成多种频率的RC振荡器、上电自动复位、看门狗、启动延时等功能,外围电路更加简单,系统更加稳定可靠;
·大部分AVR片上资源丰富:
带E2PROM,PWM,RTC,SPI,UART,TWI,ISP,AD,AnalogComparator,WDT等;
·大部分AVR除了有ISP功能外,还有IAP功能,方便升级或销毁应用程序。
AVR单片机的应用区域
目前,AVR已被广泛用于:
·空调控制板
·打印机控制板
·智能电表
·智能手电筒
·LED控制屏
·医疗设备
·GPS
从市场角度看AVR单片机
·性价比:
AVR大部分型号的性价比较高,性价比表现突出的型号有:
atmega48、atmega8、atmega16、atmega169P
·供货方面:
通用型号的AVR供货较为稳定,非常规型号的AVR样品及供货仍存在问题。
·市场占有率:
目前,AVR的市场占有率还是不如PIC与51,但,AVR的优点使得AVR的市场占有一直在扩展,AVR的年用量也一直在上涨。
[编辑本段]开发AVR单片机需要的编译器
软件名称
类型
简介
官方网址
AVRStudio
IDE、汇编编译器
ATMELAVRStudio集成开发环境(IDE),可使用汇编语言进行开发(使用其它语言需第三方软件协助),集软硬件仿真、调试、下载编程于一体。
ATMEL官方及市面上通用的AVR开发工具都支持AVRStudio。
GCCAVR
(WinAVR)
C编译器
GCC是Linux的唯一开发语言。
GCC的编译器优化程度可以说是目前世界上民用软件中做的最好的,另外,它有一个非常大优点是,免费!
在国外,使用它的人几乎是最多的。
但,相对而言,它的缺点是,使用操作较为麻烦。
ICCAVR
C编译器
(集烧写程序功能)
市面上(大陆)的教科书使用它作为例程的较多,集成代码生成向导,虽然它的各方面性能均不是特别突出,但使用较为方便。
虽然ICCAVR软件不是免费的,但,它有Demo版本,在45天内是完全版。
CodeVisionAVR
C编译器
(集烧写程序功能)
与KeilC51的代码风格最为相似,集成较多常用外围器件的操作函数,集成代码生成向导,有软件模块,不是免费软件,Demo版为限2KB版。
www.hpinfotech.ro
ATmanAVR
C编译器
支持多个模块调试(AVRStudio不支持多个模块调试)。
IARAVR
C编译器
IAR实际上在国外比较多人使用,但它的价格较为昂贵,所以,中国大陆内,使用它的开发人员较少,只有习惯用IAR的工程师才会去使用它。
Devices
FlashKbytes
EEPROMKbytes
SRAMBytes
I/O
F.max(MHz)
Vcc
(V)
pico
Power
16bitTimers
8bitTimers
PWMchannels
RTC
SPI
UART
TWI
ISP
10-bitA/D(channels)
AnalogCom
parator
WDT
HardwareMultiplier
ExtInt
-errupts
SelfProgramMemory
ATtiny13 ATtiny13V
1
0.064
64B
32reg
6
20
1.8-5.5
-
--
1
2
-
-
-
-
√
4
√
√
No
6
√
ATtiny24 ATtiny24V
2
0.128
128
12
20
1.8-5.5
-
1
1
4
-
USI
-
USI
√
8
√
√
--
12
√
ATtiny44 ATtiny44V
4
0.256
256
12
20
1.8-5.5
-
1
1
4
-
USI
-
USI
√
8
√
√
--
12
√
ATtiny84 ATtiny84V
8
0.512
512
12
20
1.8-5.5
-
1
1
4
-
USI
-
USI
√
8
√
√
--
12
√
ATtiny26 ATtiny26L
2
0.125
128
16
16
2.7-5.5
-
--
2
2
-
USI
-
USI
√
11
√
√
--
1
--
ATtiny2313 ATtiny2313V
2
0.128
128
18
20
1.8-5.5
-
1
1
4
-
USI
1
USI
√
--
√
√
--
2
√
ATmega48 ATmega48V
4
0.256
512
23
20
1.8-5.5
-
1
2
6
√
1+USART
1
√
√
8/6(DIP)
√
√
√
26
√
ATmega88 ATmega88V
8
0.5
1024
23
20
1.8-5.5
-
1
2
6
√
1+USART
1
√
√
8/6(DIP)
√
√
√
26
√
ATmega168 ATmega168V
16
0.5
1024
23
20
1.8-5.5
-
1
2
6
√
1+USART
1
√
√
8/6(DIP)
√
√
√
26
√
ATmega8 ATmega8L
8
0.5
1024
23
16
2.7-5.5
-
1
2
3
√
1
1
√
√
8/6(DIP)
√
√
√
2
√
ATmega16 ATmega16L
16
0.5
1024
32
16
2.7-5.5
-
1
2
4
√
1
1
√
√
8
√
√
√
3
√
ATmega32 ATmega32L
32
1
2048
32
16
2.7-5.5
-
1
2
4
√
1
1
√
√
8
√
√
√
3
√
ATmega64 ATmega64L
64
2
4096
53
16
2.7-5.5
-
2
2
8
√
1
2
√
√
8
√
√
√
8
√
ATmega128 ATmega128L
128
4
4096
53
16
2.7-5.5
-
2
2
8
√
1
2
√
√
8
√
√
√
8
√
ATmega1280 ATmega1280V
128
4
8192
86
16
1.8-5.5
-
4
2
16
√
1+USART
4
√
√
16
√
√
√
32
√
ATmega162 ATmega162V
16
0.5
1024
35
16
1.8-5.5
-
2
2
6
√
1
2
--
√
-
√
√
√
3
√
ATmega169 ATmega169V
16
0.5
1024
53
16
1.8-5.5
-
1
2
4
√
1+USI
1
USI
√
8
√
√
√
17
√
ATmega169P ATmega169PV
16
0.5
1024
54
16
1.8-5.5
√
1
2
4
√
1+USI
1
USI
√
8
√
√
√
17
√
ATmega8515 ATmega8515L
8
0.5
512
35
16
2.7-5.5
-
1
1
3
-
1
1
-
√
-
-
√
√
3
√
ATmega8535 ATmega8535L
8
0.5
512
32
16
2.7-5.5
-
1
2
4
-
1
1
√
√
8
√
√
√
3
√
ATmega48P ATmega48PV
4
0.256
512
23
20
1.8-5.5
√
1
2
6
√
1+USART
1
√
√
8/6(DIP)
√
√
√
26
√
ATmega88P ATmega88PV
8
0.5
1024
23
20
1.8-5.5
√
1
2
6
√
1+USART
1
√
√
8/6(DIP)
√
√
√
26
√
ATmega168P ATmega168PV
16
0.5
1024
23
20
1.8-5.5
√
1
2
6
√
1+USART
1
√
√
8/6(DIP)
√
√
√
26
√
ATmega164P ATmega164PV
16
0.5
1024
32
20
1.8-5.5
√
1
2
6
√
1+USART
2
√
√
8
√
√
√
32
√
ATmega324P ATmega324PV
32
1
2048
32
20
1.8-5.5
√
1
2
6
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1+USART
2
√
√
8
√
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√
32
√
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avr
目录[隐藏]
基本介绍
AVR的主要特性
AVR最大特点
AVR自动电压调节器
[编辑本段]基本介绍
AVR单片机是1997年由ATMEL公司研发出的增强型内置Flash的RISC(ReducedInstructionSetCPU)精简指令集高速8位单片机。
AVR的单片机可以广泛应用于计算机外部设备、工业实时控制、仪器仪表、通讯设备、家用电器等各个领域。
1997年,由Atmel公司挪威设计中心的A先生和V先生,利用Atmel公司的Flsah新技术,共同研发出RISC精简指令集高速8位单片机,简称AVR。
[编辑本段]AVR的主要特性
高可靠性、功能强、高速度、低功耗和低价位,一直是衡量单片机性能的重要指标,也是单片机占领市场、赖以生存的必要条件。
早期单片机主要由于工艺及设计水平不高、功耗高和抗干扰性能差等原因,所以采取稳妥方案:
即采用较高的分频系数对时钟分频,使得指令周期长,执行速度慢。
以后的CMOS单片机虽然采用提高时钟频率和缩小分频系数等措施,但这种状态并未被彻底改观(51以及51兼容)。
此间虽有某些精简指令集单片机(RISC)问世,但依然沿袭对时钟分频的作法。
AVR单片机的推出,彻底打破这种旧设计格局,废除了机器周期,抛弃复杂指令计算机(CISC)追求指令完备的做法;采用精简指令集,以字作为指令长度单位,将内容丰富的操作数与操作码安排在一字之中(指令集中占大多数的单周期指令都是如此),取指周期短,又可预取指令,实现流水作业,故可高速执行指令。
当然这种速度上的升跃,是以高可靠性为其后盾的。
AVR单片机硬件结构采取8位机与16位机的折中策略,即采用局部寄存器存堆(32个寄存器文件)和单体高速输入/输出的方案(即输入捕获寄存器、输出比较匹配寄存器及相应控制逻辑)。
提高了指令执行速度(1Mips/MHz),克服了瓶颈现象,增强了功能;同时又减少了对外设管理的开销,相对简化了硬件结构,降低了成本。
故AVR单片机在软/硬件开销、速度、性能和成本诸多方面取得了优化平衡,是高性价比的单片机。
AVR单片机内嵌高质量的Flash程序存储器,擦写方便,支持ISP和IAP,便于产品的调试、开发、生产、更新。
内嵌长寿命的EEProm可长期保存关键数据,避免断电丢失。
片内大容量的RAM不仅能满足一般场合的使用,同时也更有效的支持使用高级语言开发系统程序,并可像MCS-51单片机那样扩展外部RAM。
AVR单片机的I/O线全部带可设置的上拉电阻、可单独设定为输入/输出、可设定(初始)高阻输入、驱动能力强(可省去功率驱动器件)等特性,使的得I/O口资源灵活、功能强大、可充分利用。
AVR单片机片内具备多种独立的时钟分频器,分别供URAT、I2C、SPI使用。
其中与8/16位定时器配合的具有多达10位的预分频器,可通过软件设定分频系数提供多种档次的定时时间。
AVR单片机独有的“以定时器/计数器(单)双向计数形成三角波,再与输出比较匹配寄存器配合,生成占空比可变、频率可变、相位可变方波的设计方法(即脉宽调制输出PWM)”更是令人耳目一新。
增强性的高速同/异步串口,具有硬件产生校验码、硬件检测和校验侦错、两级接收缓冲、波特率自动调整定位(接收时)、屏蔽数据帧等功能,提高了通信的可靠性,方便程序编写,更便于组成分布式网络和实现多机通信系统的复杂应用,串口功能大大超过MCS-51/96单片机的串口,加之AVR单片机高速,中断服务时间短,故可实现高波特率通讯。
面向字节的高速硬件串行接口TWI、SPI。
TWI与I2C接口兼容,具备ACK信号硬件发送与识别、地址识别、总线仲裁等功能,能实现主/从机的收/发全部4种组合的多机通信。
SPI支持主/从机等4种组合的多机通信。
AVR单片机有自动上电复位电路、独立的看门狗电路、低电压检测电路BOD,多个复位源(自动上下电复位、外部复位、看门狗复位、BOD复位),可设置的启动后延时运行程序,增强了嵌入式系统的可靠性。
AVR单片机具有多种省电休眠模式,且可宽电压运行(5-1.8V),抗干扰能力强,可降低一般8位机中的软件抗干扰设计工作量和硬件的使用量。
AVR单片机技术体现了单片机集多种器件(包括FLASH程序存储器、看门狗、EEPROM、同/异步串行口、TWI、SPI、A/D模数转换器、定时器/计数器等)和多种功能(增强可靠性的复位系统、降低功耗抗干扰的休眠模式、品种多门类全的中断系统、具输入捕获和比较匹配输出等多样化功能的定时器/计数器、具替换功能的I/O端口……)于一身,充分体现了单片机技术的从“片自为战”向“片上系统SoC”过渡的发展方向。
综上所述,AVR单片机博采众长,又具独特技术,不愧为8位机中的佼佼者。
[编辑本段]AVR最大特点
●哈佛结构,具备1MIPS/MHz的高速运行处理能力;
●超功能精简指令集(RISC),具有32个通用工作寄存器,克服了如8051MCU采用单一ACC进行处理造成的瓶颈现象;
●快速的存取寄存器组、单周期指令系统,大大优化了目标代码的大小、执行效率,部分型号FLASH非常大,特别适用于使用高级语言进行开发;
●作输出时与PIC的HI/LOW相同,可输出40mA(单一输出),作输入时可设置为三态高阻抗输入或带上拉电阻输入,具备10mA-20mA灌电流的能力;
●片内集成多种频率的RC振荡器、上电自动复位、看门狗、启动延时等功能,外围电路更加简单,系统更加稳定可靠;
●大部分AVR片上资源丰富:
带E2PROM,PWM,RTC,SPI,UART,TWI,ISP,AD,AnalogComparator,WDT等;
●大部分AVR除了有ISP功能外,还有IAP功能,方便升级或销毁应用程序
AVR系列单片机的选型
AVR单片机系列齐全,可适用于各种不同场合的要求。
AVR单片机有3个档次:
低档Tiny系列AVR单片机:
主要有Tiny11/12/13/15/26/28等;
中档AT90S系列AVR单片机:
主要有AT90S1200/2313/8515/8535等;(正在淘汰或转型到Mega中)
高档ATmega系列AVR单片机:
主要有ATmega8/16/32/64/128(存储容量为8/16/32/64/128KB)以及ATmega8515/8535等。
AVR也是自动电压调节器的缩写
StanfordAVRSX440
------------------------------------------------------------------
[编辑本段]AVR自动电压调节器
电压调节器(AVR)是一种密封电子装置,通过控制低功率的励磁机磁场,调节励磁机电枢的整流输出功率,从而达到控制主机磁场电流,稳定无刷发电机之输出电压要求,具有低频与无输入信号保护装置。
并附有并联补偿功能,符合客户扩增容量需求。
以斯坦福AVRSX440为例,其一般规格如下:
输入电源170V~265VAC50/60Hz
侦测电源190V~270VAC
最大输出4A95VDC
电压调整率≤0.5%
发电机磁场电阻最小15欧姆
外接电位器1K欧1/2W
- 配套讲稿:
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- 关 键 词:
- avr 单片机