O 引言

由于嵌入式系統(tǒng)應用技術的不斷發(fā)展，對于核心處理器性能的要求越來越高，一些傳統(tǒng)的51系列控制芯片已經(jīng)難以勝任許多復雜的任務。因此，我們通過調(diào)研分析，自行開發(fā)了一套基于ATmega8高性能系列單片機的實驗開發(fā)系統(tǒng)。ATMEL公司的ATmegs8單片機是一種具有獨特結構的8-bit RISC CPU，其在線自編程Flash和單時鐘指令，為C語言、Basic語言優(yōu)化的指令系統(tǒng)設置，以及豐富的片載外圍接口電路，使功能強大的ATmegs8單片機成為一款高度靈活和高性價比的芯片，為許多高端嵌入式系統(tǒng)設計提供了優(yōu)秀的解決方案。

1 系統(tǒng)總體設計

單片機實驗開發(fā)應用系統(tǒng)中ATmega8 MCU核心模塊通過RS-232與PC上位機進行通信，充分利用PC機的資源。電源部分采用USB與PC機進行連接，采用上位機的電源。另外，該實驗開發(fā)系統(tǒng)設計有下載器，只需一條下載線即可開始工作，不需購買昂貴的編程器，使用方便，節(jié)約了成本?？梢员ＷC實驗系統(tǒng)具有較高的性價比。

在實驗軟件上，既可以使用C語言也可以使用BASCOM-AVR編程軟件。BASCOM-AVR編程軟件為開發(fā)AVR單片機提供了功能強大、簡潔方便的軟件平臺，其與QB高度兼容的BASIC語言易懂好學；功能齊備的硬件仿真平臺，使單片機的學習、實驗、開發(fā)，顯得簡單、容易而富有樂趣，許多設計在計算機仿真中就可得知結果。有了BASCOM-AVR，使大規(guī)模地推廣普及AVR單片機成為可能，為許多高端嵌入式系統(tǒng)設計提供了優(yōu)秀的解決方案。

2 硬件電路的設計

2．1 CPU模塊的設計

ATmegs8是ATMEL公司在2002年第一季度推出的一款新型AVR高檔單片機。ATmegs8內(nèi)部集成有豐富的硬件接口電路，2個具有比較模式的預分頻器(Separate Prescale)的8位定時／計數(shù)器。1個預分頻器(Separat Prescale)，具有比較和捕獲模式的16位定時／計數(shù)器，1個具有獨立振蕩器的異步實時時鐘(RTC)，3個PWM通道，可實現(xiàn)任意<16位、相位和頻率可調(diào)的PWM脈寬調(diào)制輸出，8通道A／D轉(zhuǎn)換(TQFP、MLF封裝)，6路10位A／D+2路8位A／D，6通道A／D轉(zhuǎn)換(PDIP封裝)，4路10位A／D+2路8位A／D，1個I2C的串行接口，支持主／從、收發(fā)四種工作方式，支持自動總線仲裁，1個可編程的串行USART接口，支持同步、異步以及多機通信自動地址識別，1個支持主／從(Master／Slave)、收／發(fā)的SPI同步串行接口，帶片內(nèi)RC振蕩器的可編程看門狗定時器，片內(nèi)模擬比較器。圍繞核心芯片所設計的CPU模塊如圖2所示。

圖中的復位電路RESET有二種選擇：外部復位，J10必須插上短路塊；或PC6作I／O口用，J10拔出短路塊。

圖中的晶振電路XTAL1和XTAL2分別是片內(nèi)振蕩器的反向放大器的輸入、輸出端，外接一個晶體振蕩器，通過對熔絲位CKOPT編程和設定C9、C10的取值范圍(12μm～22 μm)使ATmega8有較寬的工作頻率范圍(3．O MHz～8．0 MHz)。晶振有兩種選擇：外接8 MHz無源晶振，(也可外接8 MHz有源晶振，當外接無源晶振不能起振時，用有源晶振就能解決問題，超頻也能起振)，或用內(nèi)部RC振蕩器。當J11與J12插上短路塊時，為用外接無源晶振；當J11與J12不插短路塊時，則用ATmega8內(nèi)部振蕩器。

另外，模塊還設計有JTAG接口和ISP編程接口(ISP即in-System Programmable)。JTAG接口可以通過下載器將單片機與微型計算機的并行接口連接。ISP編程接口是在線下載或讀取芯片內(nèi)部程序時用的，各引腳的含義如圖3所示。其中l(wèi)腳與ATmega8的PB3連接。4、6、8、lO接地，5腳與ATmega8的PC6連接，7腳與ATmesa8的PB5連接，9腳與ATmega8的PB4連接。

2．2 下載器模塊

下載器由接口板和連接電纜組成。接口板的原理圖見圖4。圖中U201是8緩沖器74HC244電路，用作計算機并口和單片機的緩沖隔離。連接器CN202是通用的DB25針插頭，與上位機連接，進行通信；其中4、5腳控制U201芯片，在其低電平時允許數(shù)據(jù)正常傳輸，高電平時74HC244的輸出呈高阻狀態(tài)；7腳輸出數(shù)據(jù)到單片機；6腳是時鐘信號；9腳是輸出復位信號；10腳是接收從單片機讀出的數(shù)據(jù)。下載電纜采用10芯扁平電纜，兩頭壓有IDC插頭。一端接下載器，另一端接最小系統(tǒng)板上的ISP口JP1。