1、2 AVR單片機(jī)原理及應(yīng)用 2.1 AVR單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 2.2 AVR單片機(jī)時(shí)鐘和復(fù)位 2.3 AVR單片機(jī)存儲(chǔ)器組織 2.4 AVR單片機(jī)中斷系統(tǒng) 2.5 AVR單片機(jī)的節(jié)電方式 2 AVR單片機(jī)原原理及應(yīng)應(yīng)用2.6AVR單片機(jī)定定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的的使用2.7AVR單片機(jī)串串行接口口2.8AVR單片機(jī)模模擬比較較器2.9AVR單片機(jī)I/O端口2.10AVR單片機(jī)存存儲(chǔ)器編編程2.3.3EEPROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)儲(chǔ)器0 x1F*0 xF（3216）字字節(jié)90系列單片片機(jī)包括括644K字節(jié)的EEPROM存儲(chǔ)器。它被組組織為一一個(gè)分開(kāi)開(kāi)的數(shù)據(jù)據(jù)空間，這個(gè)數(shù)數(shù)據(jù)空間間用單字字節(jié)可被被讀寫(xiě)。EEPROM的使

2、用壽壽命至少少為100000次寫(xiě)/擦循環(huán)。EEPROM的訪問(wèn)由由地址寄寄存器、數(shù)據(jù)寄寄存器、控制寄寄存器決決定。2.3.3EEPROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)儲(chǔ)器2.3.3EEPROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)儲(chǔ)器2.3.3EEPROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)儲(chǔ)器2.3.3EEPROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)儲(chǔ)器2.3.3EEPROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)儲(chǔ)器2.3.3EEPROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)儲(chǔ)器CodeVisionAVR C編譯器中中，可以以用eeprom關(guān)鍵字將將全局變變量分配配至EEPROM中，如：eeprominta;也可以在在定義時(shí)時(shí)對(duì)變量量初始化化，如:eeprominta=1;CodeVisionAVR C編譯器中中還可以以將數(shù)組組、字符符串、結(jié)結(jié)構(gòu)體分分配至E

3、EPROM中，如：eepromchar a4=0,1,2,3;/數(shù)組Chareeprom*ptr_to_eeprom”thisisplacedinEEPROM”;/字符串Eepromstructachar b;intc;chare15;f;在CodeVisionAVR C編譯器中中可以直直接訪問(wèn)問(wèn)EEPROM中的全局局變量，與訪問(wèn)問(wèn)SRAM中的數(shù)據(jù)據(jù)方式相相同。2.3.4存儲(chǔ)器訪訪問(wèn)和指指令執(zhí)行行時(shí)序AVRCPU由系統(tǒng)時(shí)時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)，直直接由芯芯片的外外部時(shí)鐘鐘晶振觸觸發(fā)，沒(méi)沒(méi)有使用用內(nèi)部時(shí)時(shí)鐘分頻頻。下圖圖為Harvard結(jié)構(gòu)和快快速訪問(wèn)問(wèn)寄存器器堆概念念觸發(fā)的的并行指指令存取取和指令令執(zhí)行時(shí)時(shí)

4、序。這這種基本本的流水水線概念念目的是是為了獲獲得高達(dá)達(dá)每1 MIPS/MHz的效率。Harvard結(jié)構(gòu)和馮.諾曼結(jié)構(gòu)構(gòu)馮諾依曼結(jié)結(jié)構(gòu)又稱作普林斯頓頓體系結(jié)結(jié)構(gòu)（Princetionarchitecture）1945年，馮諾依曼首先提出出了“存存儲(chǔ)程序序”的概概念和二二進(jìn)制原原理，后后來(lái)，人人們把利利用這種種概念和和原理設(shè)設(shè)計(jì)的電電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)稱稱為“馮馮.諾曼型結(jié)結(jié)構(gòu)”計(jì)計(jì)算機(jī)。馮.諾曼結(jié)構(gòu)構(gòu)的處理理器使用用同一個(gè)個(gè)存儲(chǔ)器器，經(jīng)由由同一個(gè)個(gè)總線傳傳輸。結(jié)構(gòu)如圖圖所示。馮.諾曼結(jié)構(gòu)構(gòu)處理器器具有以以下幾個(gè)個(gè)特點(diǎn)：必須有一個(gè)存儲(chǔ)器；必須有一一個(gè)控制器；必須有一一個(gè)運(yùn)算器，用于完完成算術(shù)術(shù)運(yùn)算和

5、和邏輯運(yùn)算算；必須有輸輸入和輸出設(shè)備備，用于進(jìn)進(jìn)行人機(jī)機(jī)通信。馮諾依曼的的主要貢貢獻(xiàn)就是是提出并并實(shí)現(xiàn)了了“存儲(chǔ)儲(chǔ)程序”的概念念。由于于指令和和數(shù)據(jù)都都是二進(jìn)進(jìn)制碼，指令和和操作數(shù)數(shù)的地址址又密切切相關(guān)，因此，當(dāng)初選選擇這種種結(jié)構(gòu)是是自然的的。但是是，這種種指令和和數(shù)據(jù)共共享同一一總線的的結(jié)構(gòu)，使得信息流的傳輸成成為限制制計(jì)算機(jī)機(jī)性能的的瓶頸，影響了數(shù)數(shù)據(jù)處理理速度的的提高。馮諾依曼結(jié)結(jié)構(gòu)又稱作普林斯頓頓體系結(jié)結(jié)構(gòu)（Princetionarchitecture）在典型情情況下，完成一一條指令令需要3個(gè)步驟，即：取取指令、指令譯譯碼和執(zhí)執(zhí)行指令令。從指指令流的的定時(shí)關(guān)關(guān)系也可可看出馮馮諾依曼結(jié)結(jié)

6、構(gòu)與哈佛結(jié)構(gòu)構(gòu)處理方式式的差別別。舉一一個(gè)最簡(jiǎn)簡(jiǎn)單的對(duì)對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)進(jìn)行讀寫(xiě)寫(xiě)操作的的指令，指令1至指令3均為存、取數(shù)指指令，對(duì)對(duì)馮.諾曼結(jié)構(gòu)構(gòu)處理器器，由于于取指令令和存取取數(shù)據(jù)要要從同一一個(gè)存儲(chǔ)儲(chǔ)空間存存取，經(jīng)經(jīng)由同一一總線傳傳輸，因因而它們們無(wú)法重重疊執(zhí)行行，只有有一個(gè)完完成后再再進(jìn)行下下一個(gè)。Harvard結(jié)構(gòu)和馮.諾曼結(jié)構(gòu)構(gòu)Harvard結(jié)構(gòu)數(shù)字信號(hào)號(hào)處理一一般需要要較大的的運(yùn)算量量和較高高的運(yùn)算算速度，為了提提高數(shù)據(jù)據(jù)吞吐量量，在數(shù)數(shù)字信號(hào)號(hào)處理器器中大多多采用哈哈佛結(jié)構(gòu)構(gòu)，如下下圖所示示Harvard結(jié)構(gòu)和馮.諾曼結(jié)構(gòu)構(gòu)與馮.諾曼結(jié)構(gòu)構(gòu)處理器器比較，哈佛結(jié)結(jié)構(gòu)處理理器有兩個(gè)明顯顯的特

7、點(diǎn)點(diǎn)：1、使用兩兩個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)器模模塊，分分別存儲(chǔ)儲(chǔ)指令和數(shù)據(jù)，每個(gè)存存儲(chǔ)模塊塊都不允允許指令令和數(shù)據(jù)據(jù)并存；2、使用獨(dú)立的兩條總線線，分別別作為CPU與每個(gè)存存儲(chǔ)器之之間的專專用通信信路徑，而這兩兩條總線線之間毫毫無(wú)關(guān)聯(lián)聯(lián)。Harvard結(jié)構(gòu)后來(lái)，又又提出了了改進(jìn)的的哈佛結(jié)結(jié)構(gòu)，如如下圖所所示Harvard結(jié)構(gòu)和馮.諾曼結(jié)構(gòu)構(gòu)其結(jié)構(gòu)特特點(diǎn)為：1、使用兩兩個(gè)獨(dú)立立的存儲(chǔ)儲(chǔ)器模塊塊，分別別存儲(chǔ)指指令和數(shù)數(shù)據(jù)，每每個(gè)存儲(chǔ)儲(chǔ)模塊都都不允許許指令和和數(shù)據(jù)并并存，以以便實(shí)現(xiàn)現(xiàn)并行處處理；2、具有一一條獨(dú)立立的地址址總線和和一條獨(dú)獨(dú)立的數(shù)數(shù)據(jù)總線線，利用用公用地地址總線線訪問(wèn)兩兩個(gè)存儲(chǔ)儲(chǔ)模塊（程序存存儲(chǔ)模

8、塊塊和數(shù)據(jù)據(jù)存儲(chǔ)模模塊），公用數(shù)數(shù)據(jù)總線線則被用用來(lái)完成成程序存存儲(chǔ)模塊塊或數(shù)據(jù)據(jù)存儲(chǔ)模模塊與CPU之間的數(shù)數(shù)據(jù)傳輸輸；3、兩條總總線由程程序存儲(chǔ)儲(chǔ)器和數(shù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)儲(chǔ)器分時(shí)時(shí)共用。Harvard結(jié)構(gòu)和馮.諾曼結(jié)構(gòu)構(gòu)Harvard結(jié)構(gòu)如果采用用哈佛結(jié)結(jié)構(gòu)處理理以上同同樣的3條存取數(shù)數(shù)指令，如下圖圖所示，由于取指令和存取數(shù)據(jù)據(jù)分別經(jīng)由由不同的存儲(chǔ)空間間和不同同的總線線，使得得各條指指令可以以重疊執(zhí)執(zhí)行，這這樣，也也就克服服了數(shù)據(jù)據(jù)流傳輸輸?shù)钠款i頸，提高了運(yùn)運(yùn)算速度度。2.3.5I/O存儲(chǔ)器在編寫(xiě)源源文件時(shí)時(shí)一定要要寫(xiě)該器器件的配配置文件件，作為為源文件件的文件件頭，如如選用AT90S8515單片機(jī)，

9、源文件件的文件件頭為：#include/文件頭就就是該器器件的I/O寄存器及及位地址址的定義義文件，匯編時(shí)時(shí)用到它它。在編寫(xiě)源源文件時(shí)時(shí)可以打打開(kāi)器件件配置文文件（*.inc）查看一一下，防防止沒(méi)有有器件配配置文件件頭匯編編時(shí)出錯(cuò)錯(cuò)，有了了器件配配置文件件頭，在在編寫(xiě)源源程序時(shí)時(shí)就不必必重復(fù)定定義I/O口及位地地址等。90系列單片片機(jī)所有有不同的的I/O口和外圍圍設(shè)備均均在I/O空間中已已經(jīng)設(shè)置置好。2.3.5I/O存儲(chǔ)器AT90S4414/8515的I/O空空間2.3.5I/O存儲(chǔ)器AT90S4414/8515的I/O空空間2.3.5I/O存儲(chǔ)器不同I/O和外圍設(shè)設(shè)備的控控制寄存存器2.3.

10、5I/O存儲(chǔ)器不同I/O和外圍設(shè)設(shè)備的控控制寄存存器2.3.5I/O存儲(chǔ)器不同I/O和外圍設(shè)設(shè)備的控控制寄存存器2.4AVR單片機(jī)中中斷系統(tǒng)統(tǒng)2.4.1中斷處理理2.4.2外部中斷斷2.4.3中斷應(yīng)答答時(shí)間2.4.4MCU控制寄存存器MCUCR2.4.1中斷處理理中斷源是指任何何引起單單片機(jī)中中斷的事事件。不不同型號(hào)號(hào)的AVR單片機(jī)，其中斷斷源的數(shù)數(shù)量是不不同的。AT90S8515有12個(gè)中斷源源和1個(gè)復(fù)位中中斷。所有中中斷源都都有獨(dú)立立的中斷斷使能位位，當(dāng)相相應(yīng)的使使能位和和全局中中斷使能能位都置置1時(shí)，中斷斷才可以以發(fā)生，相應(yīng)的的中斷服服務(wù)程序序才會(huì)執(zhí)執(zhí)行。初學(xué)者可可能對(duì)中中斷的理理解有限限，表中中給出這這些中斷斷的目的的是以后后可以便便于查詢?cè)?，并非非要求記記住每個(gè)個(gè)中斷源源及其名名稱。AVR單片機(jī)對(duì)對(duì)于中斷斷的處理理是通過(guò)過(guò)相應(yīng)的的中斷寄存存器進(jìn)行的。2.4.1中斷處理理2.4.1中斷處理理2.4.1中斷處理理2.4.1中斷處理理2.4.1中斷處理理2.4.1中斷處理理2.4.2外部中斷斷2.4.3中斷應(yīng)答答時(shí)間2.4.4MCU控制寄存存器MCUCR2.4.4MCU控制寄存存器MCUCR2.5AVR單片機(jī)的的節(jié)電方方式2.5AVR單片機(jī)的的節(jié)電方方式2.5AVR單片機(jī)的的節(jié)電方方式SLEEP語(yǔ)句應(yīng)用用2.6AVR單片機(jī)定定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的