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AVR单片机名字的由来和功能特点

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发表于 2015-1-23 10:31:39 | 显示全部楼层 |阅读模式
AVR单片机名字的由来:
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单片机的功能特点:
AVR单片机是 Atmel 公司 1997 年推出的 RISC 单片机。RISC(精简指令系统计算机)是相对于CISC(复杂指令系统计算机)而言的。RISC 并非只是简单地去减少指令,而是通过使计算机的结构更加简单合理而提高运算速度的。RISC 优先选取使用频率最高的简单指令,避免复杂指令:并固定指令宽度,减少指令格式和寻址方式的种类,从而缩短指令周期,提高运行速度。由于 AVR 采用了 RISC 的这种结构,使AVR系列单片机都具备了1MIPS/MHz(百万条指令每秒/兆赫兹)的高速处理能力。
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

AVR单片机硬件结构


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(5-2.7V),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:主要有Tiny11/12/13/15/26/28等;
中档AT90S系列:主要有AT90S1200/2313/8515/8535等;(正在淘汰或转型到Mega中)
高档ATmega:主要有ATmega8/16/32/64/128(存储容量为8/16/32/64/128KB)以及ATmega8515/8535等。
AVR器件引脚从8脚到64脚,还有各种不同封装供选择。

AVR单片机的优势特征:
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。

AVR单片机的最大特点:
与其它8-Bit MCU相比,AVR 8-Bit MCU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8051 MCU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,Analog Comparator,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单片机的型号标识:
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。
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