一、 AVR單片機簡介

1.1、AVR的誕生

AVR單片機是ATMEL公司在1997年研發(fā)的增強型內(nèi)置Flash的RISC精簡指令集高速單片機。可以廣泛應(yīng)用于計算機外部設(shè)備、工業(yè)實時控制、儀器儀表、通訊設(shè)備、家用電器等各個領(lǐng)域。

1.2、AVR的特點

采用RISC精簡指令系統(tǒng)

RISC(精簡指令系統(tǒng)計算機)是相對于CISC(復(fù)雜指令系統(tǒng)計算機)而言的。RISC 并非只是簡單地去減少指令，而是通過將計算機的結(jié)構(gòu)變得更加簡單合理來提高計算機的運算速度，目前市面上常見的微控制器大部分都使用的是RISC指令集，包括AVR以及ARM等。RISC優(yōu)先選取使用頻率最高的簡單指令，避免復(fù)雜指令，并固定指令寬度，減少指令格式和尋址方式的種類，從而縮短指令周期，提高運行速度。由于AVR 采用RISC的這種結(jié)構(gòu)，使AVR系列單片機都具備了1MIPS/MHz(百萬條指令每秒/兆赫茲)的高速處理能力?？梢赃m用于對計算能力要求更高的場景下。

采用內(nèi)嵌高質(zhì)量的Flash程序存儲器

高質(zhì)量的Flash擦寫方便，支持ISP和IAP，便于產(chǎn)品的調(diào)試、開發(fā)、生產(chǎn)、更新。內(nèi)嵌長壽命的EEPROM可以長期保存關(guān)鍵數(shù)據(jù)，避免斷電丟失。片內(nèi)大容量的RAM不僅能滿足一般場合的使用，同時更有效的支持使用高級語言開發(fā)系統(tǒng)程序，并可像MCS-51單片機那樣擴展外部RAM。

I/O管腳全部帶可設(shè)置的上拉電阻

這樣的話可以單獨設(shè)定為輸入/輸出、可設(shè)定(初始)高阻輸入、驅(qū)動能力強(可省去功率驅(qū)動器件)等特性，使的得I/O口資源靈活、功能強大、可充分利用。

片內(nèi)具備多種獨立的時鐘分頻器

可分別供URAT、I2C、SPI使用。其中與8/16位定時器配合的具有多達10位的預(yù)分頻器，可通過軟件設(shè)定分頻系數(shù)提供多種檔次的定時時間。

增強性的高速USART

具有硬件產(chǎn)生校驗碼、硬件檢測和校驗、兩級接收緩沖、波特率自動調(diào)整定位、屏蔽數(shù)據(jù)幀等功能，提高了通信的可靠性，方便程序編寫，更便于組成分布式網(wǎng)絡(luò)和實現(xiàn)多機通信系統(tǒng)的復(fù)雜應(yīng)用，串口功能大大超過MCS-51單片機的串口，并且由于AVR單片機速度快，中斷服務(wù)時間短，故可實現(xiàn)高波特率通訊。

穩(wěn)定的系統(tǒng)可靠性

AVR單片機有自動上電復(fù)位電路、獨立的看門狗電路、低電壓檢測電路BOD，多個復(fù)位源(自動上下電復(fù)位、外部復(fù)位、看門狗復(fù)位、BOD復(fù)位)，可設(shè)置的啟動后延時運行程序，增強了嵌入式系統(tǒng)的可靠性。

二、 AVR單片機系列簡介

AVR單片機系列齊全,可適用于各種不同場合的要求，共有3個檔次，分別為：

低檔Tiny系列：主要有Tiny11/12/13/15/26/28等;

中檔AT90S系列：主要有AT90S1200/2313/8515/8535等;(正在淘汰或轉(zhuǎn)型到Mega中)

高檔ATmega：主要有ATmega8/16/32/64/128(存儲容量為8/16/32/64/128KB)以及ATmega8515/8535等。

AVR器件引腳從8腳到64腳不等，還有各種不同封裝可供用戶根據(jù)實際情況進行選擇選擇。

三、 AVR單片機的優(yōu)勢

哈佛結(jié)構(gòu)，具備1MIPS / MHz的高速運行處理能力;

超功能精簡指令集(RISC)，具有32個通用工作寄存器，克服了如8051 MCU采用單一ACC進行處理造成的瓶頸現(xiàn)象;

快速的存取寄存器組、單周期指令系統(tǒng)，大大優(yōu)化了目標(biāo)代碼的大小、執(zhí)行效率，部分型號FLASH非常大，特別適用于使用高級語言進行開發(fā);

作輸出時與PIC的HI/LOW相同，可輸出40mA，作輸入時可設(shè)置為三態(tài)高阻抗輸入或帶上拉電阻輸入，具備10mA-20mA灌電流的能力;

片內(nèi)集成多種頻率的RC振蕩器、上電自動復(fù)位、看門狗、啟動延時等功能，外圍電路更加簡單，系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠;

大部分AVR片上資源豐富：帶E2PROM，PWM，RTC，SPI，UART，TWI，ISP，AD，Analog Comparator，WDT等;

大部分AVR除了有ISP功能外，還有IAP功能，方便升級或銷毀應(yīng)用程序。

四、 AVR單片機的應(yīng)用

基于AVR單片機的優(yōu)秀的性能與以上的特點，可以看出，AVR單片機目前可以適用于大部分嵌入式應(yīng)用場景中，同時由于AVR單片機的封裝形式多樣，可以用于教學(xué)當(dāng)中，例如使用雙列直插型單片機可以讓學(xué)生自己動手設(shè)計焊接一個單片機的最小系統(tǒng)，學(xué)習(xí)軟硬件技術(shù)。