ATmega

ATmega簡(jiǎn)介

　?。粒裕恚澹纾幔笇儆诿绹?guó)ＡＴＭＥＬ公司ＡＶＲ高檔單片機(jī)成員之一，它具有ＡＶＲ高檔單片機(jī)的性能，且具有低檔單片機(jī)的價(jià)格，深受廣大單片機(jī)用戶的喜愛(ài)　尤其ＡＶＲ單片機(jī)不需購(gòu)買昂貴的仿真器　編程器也可搞單片機(jī)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，這對(duì)單片機(jī)初學(xué)者尤為重要?。粒裕恚澹纾幔浮〉母咝阅艿蛢r(jià)格，在產(chǎn)品應(yīng)用市場(chǎng)上極具強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力，被很多家用電器廠商　儀器儀表行業(yè)看中，　從而使ＡＴｍｅｇａ８進(jìn)入大批量的應(yīng)用領(lǐng)域。反正相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)發(fā)主板來(lái)的。

ATmega百科

　?。粒裕恚澹纾幔笇儆诿绹?guó)ＡＴＭＥＬ公司ＡＶＲ高檔單片機(jī)成員之一，它具有ＡＶＲ高檔單片機(jī)的性能，且具有低檔單片機(jī)的價(jià)格，深受廣大單片機(jī)用戶的喜愛(ài)　尤其ＡＶＲ單片機(jī)不需購(gòu)買昂貴的仿真器　編程器也可搞單片機(jī)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，這對(duì)單片機(jī)初學(xué)者尤為重要　ＡＴｍｅｇａ８　的高性能低價(jià)格，在產(chǎn)品應(yīng)用市場(chǎng)上極具強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力，被很多家用電器廠商　儀器儀表行業(yè)看中，　從而使ＡＴｍｅｇａ８進(jìn)入大批量的應(yīng)用領(lǐng)域。反正相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)發(fā)主板來(lái)的。

　　Atmega16

　　ATmega16是基于增強(qiáng)的AVR RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8 位CMOS微控制器。由于其先進(jìn)的指令集以及單時(shí)鐘周期指令執(zhí)行時(shí)間，ATmega16 的數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá)1 MIPS/MHz，從而可以減緩系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。

　　ATmega16 AVR 內(nèi)核具有豐富的指令集和32 個(gè)通用工作寄存器。所有的寄存器都直接與運(yùn)算邏單元（ALU） 相連接，使得一條指令可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)同時(shí)訪問(wèn)兩個(gè)獨(dú)立的寄存器。這種結(jié)構(gòu)大大提高了代碼效率，并且具有比普通的CISC 微控制器最高至10 倍的數(shù)據(jù)吞吐率。ATmega16 有如下特點(diǎn)：16K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash（具有同時(shí)讀寫的能力，即RWW），512 字節(jié)EEPROM，1K 字節(jié)SRAM，32 個(gè)通用I/O 口線，32 個(gè)通用工作寄存器，用于邊界掃描的JTAG 接口，支持片內(nèi)調(diào)試與編程，三個(gè)具有比較模式的靈活的定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器（T/C），片內(nèi)/外中斷，可編程串行USART，有起始條件檢測(cè)器的通用串行接口，8路10位具有可選差分輸入級(jí)可編程增益（TQFP 封裝） 的ADC ，具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器，一個(gè)SPI 串行端口，以及六個(gè)可以通過(guò)軟件進(jìn)行選擇的省電模式。工作于空閑模式時(shí)CPU 停止工作，而USART、兩線接口、A/D 轉(zhuǎn)換器、SRAM、T/C、SPI 端口以及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作；掉電模式時(shí)晶體振蕩器停止振蕩，所有功能除了中斷和硬件復(fù)位之外都停止工作；在省電模式下，異步定時(shí)器繼續(xù)運(yùn)行，允許用戶保持一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)，而其余功能模塊處于休眠狀態(tài)； ADC 噪聲抑制模式時(shí)終止CPU 和除了異步定時(shí)器與ADC 以外所有I/O 模塊的工作，以降低ADC 轉(zhuǎn)換時(shí)的開(kāi)關(guān)噪聲； Standby 模式下只有晶體或諧振振蕩器運(yùn)行，其余功能模塊處于休眠狀態(tài)，使得器件只消耗極少的電流，同時(shí)具有快速啟動(dòng)能力；擴(kuò)展Standby 模式下則允許振蕩器和異步定時(shí)器繼續(xù)工作。本芯片是以Atmel 高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)生產(chǎn)的。片內(nèi)ISP Flash 允許程序存儲(chǔ)器通過(guò)ISP 串行接口，或者通用編程器進(jìn)行編程，也可以通過(guò)運(yùn)行于AVR 內(nèi)核之中的引導(dǎo)程序進(jìn)行編程。引導(dǎo)程序可以使用任意接口將應(yīng)用程序下載到應(yīng)用Flash存儲(chǔ)區(qū)（ApplicationFlash Memory）。在更新應(yīng)用Flash存儲(chǔ)區(qū)時(shí)引導(dǎo)Flash區(qū)（Boot Flash Memory）的程序繼續(xù)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了RWW 操作。 通過(guò)將8 位RISC CPU 與系統(tǒng)內(nèi)可編程的Flash 集成在一個(gè)芯片內(nèi)， ATmega16 成為一個(gè)功能強(qiáng)大的單片機(jī)，為許多嵌入式控制應(yīng)用提供了靈活而低成本的解決方案。ATmega16 具有一整套的編程與系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具，包括：C 語(yǔ)言 編譯器、宏匯編、 程序調(diào)試器/ 軟件仿真器、仿真器及評(píng)估板。

　　ATmega16產(chǎn)品特性u(píng) 高性能、低功耗的8位AVR微處理器l 先進(jìn)的RISC 結(jié)構(gòu)l 131條指令l 大多數(shù)指令執(zhí)行時(shí)間為單個(gè)時(shí)鐘周期l 32個(gè)8位通用工作寄存器l 全靜態(tài)工作l 工作于16MHz時(shí)性能高達(dá)16MIPSl 只需兩個(gè)時(shí)鐘周期的硬件乘法器l 非易失性程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器l 16K 字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash，擦寫壽命： 10，000次l 具有獨(dú)立鎖定位的可選Boot代碼區(qū)，通過(guò)片上Boot程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程，真正的同時(shí)讀寫操作l 512 字節(jié)的EEPROM，擦寫壽命： 100，000次l 1K字節(jié)的片內(nèi)SRAMl 可以對(duì)鎖定位進(jìn)行編程以實(shí)現(xiàn)用戶程序的加密l JTAG 接口（ 與IEEE 1149.1 標(biāo)準(zhǔn)兼容）l 符合JTAG 標(biāo)準(zhǔn)的邊界掃描功能l 支持?jǐn)U展的片內(nèi)調(diào)試功能l 通過(guò)JTAG 接口實(shí)現(xiàn)對(duì)Flash、EEPROM、熔絲位和鎖定位的編程

　　外設(shè)特點(diǎn)u 兩個(gè)具有獨(dú)立預(yù)分頻器和比較器功能的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器l 一個(gè)具有預(yù)分頻器、比較功能和捕捉功能的16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器l 具有獨(dú)立振蕩器的實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器RTCl 四通道PWMl 8路10位ADC，8個(gè)單端通道，2個(gè)具有可編程增益（1x， 10x， 或200x）的差分通道l 面向字節(jié)的兩線接口l 兩個(gè)可編程的串行USARTl 可工作于主機(jī)/ 從機(jī)模式的SPI 串行接口l 具有獨(dú)立片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器l 片內(nèi)模擬比較器u 特殊的處理器特點(diǎn)l 上電復(fù)位以及可編程的掉電檢測(cè)l 片內(nèi)經(jīng)過(guò)標(biāo)定的RC振蕩器l 片內(nèi)/片外中斷源l 6種睡眠模式： 空閑模式、ADC 噪聲抑制模式、省電模式、掉電模式、Standby 模式以及擴(kuò)展的Standby模式 　u I/O和封裝l 32個(gè)可編程的I/O口l 40引腳PDIP封裝， 44引腳TQFP封裝， 與44引腳MLF封裝

　　u 工作電壓：l ATmega16L：2.7 - 5.5Vl ATmega16：4.5 - 5.5V

　　u 速度等級(jí)l 8MHz ATmega16Ll 0-16MHz ATmega16u ATmega16L在1MHz， 3V， 25°C時(shí)的功耗l 正常模式： 1.1 mAl 空閑模式： 0.35 mAl 掉電模式： 《 1 μA

　　ATmega16 引腳功能

　　引腳名稱引腳功能說(shuō)明

　　VCC 電源正GND 電源地端口A（PA7..PA0）端口A 做為A/D 轉(zhuǎn)換器的模擬輸入端。端口A 為8 位雙向I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。在復(fù)位過(guò)程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口A 處于高阻狀態(tài)。端口B（PB7..PB0）端口B 為8 位雙向I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。在復(fù)位過(guò)程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口B 處于高阻狀態(tài)。端口B 也可以用做其他不同的特殊功能。端口C（PC7..PC0）端口C 為8 位雙向I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。在復(fù)位過(guò)程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口C 處于高阻狀態(tài)。如果JTAG接口使能，即使復(fù)位出現(xiàn)引腳 PC5（TDI）、 PC3（TMS）與 PC2（TCK）的上拉電阻被激活。端口C 也可以用做其他不同的特殊功能。端口D（PD7..PD0）端口D 為8 位雙向I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。在復(fù)位過(guò)程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口D 處于高阻狀態(tài)。端口D 也可以用做其他不同的特殊功能.RESET 復(fù)位輸入引腳。持續(xù)時(shí)間超過(guò)最小門限時(shí)間的低電平將引起系統(tǒng)復(fù)位。門限時(shí)間見(jiàn)P36Table 15。持續(xù)時(shí)間小于門限間的脈沖不能保證可靠復(fù)位。XTAL1反向振蕩放大器與片內(nèi)時(shí)鐘操作電路的輸入端。XTAL2反向振蕩放大器的輸出端。AVCCAVCC是端口A與A/D轉(zhuǎn)換器的電源。不使用ADC時(shí)，該引腳應(yīng)直接與VCC連接。使用ADC時(shí)應(yīng)通過(guò)一個(gè)低通濾波器與VCC 連接。AREFA/D 的模擬基準(zhǔn)輸入引腳。

　　ATmega16 內(nèi)核介紹

　　右邊為AVR 結(jié)構(gòu)的方框圖為了獲得最高的性能以及并行性， AVR 采用了Harvard 結(jié)構(gòu)，具有獨(dú)立的數(shù)據(jù)和程序總線。程序存儲(chǔ)器里的指令通過(guò)一級(jí)流水線運(yùn)行。CPU 在執(zhí)行一條指令的同時(shí)讀取下一條指令（ 在本文稱為預(yù)?。?。這個(gè)概念實(shí)現(xiàn)了指令的單時(shí)鐘周期運(yùn)行。程序存儲(chǔ)器是可以在線編程的FLASH?？焖僭L問(wèn)寄存器文件包括32 個(gè)8 位通用工作寄存器，訪問(wèn)時(shí)間為一個(gè)時(shí)鐘周期。從而實(shí)現(xiàn)了單時(shí)鐘周期的ALU 操作。在典型的ALU 操作中，兩個(gè)位于寄存器文件中的操作數(shù)同時(shí)被訪問(wèn)，然后執(zhí)行運(yùn)算，結(jié)果再被送回到寄存器文件。整個(gè)過(guò)程僅需一個(gè)時(shí)鐘周期。寄存器文件里有6 個(gè)寄存器可以用作3 個(gè)16 位的間接尋址寄存器指針以尋址數(shù)據(jù)空間，實(shí)現(xiàn)高效的地址運(yùn)算。其中一個(gè)指針還可以作為程序存儲(chǔ)器查詢表的地址指針。這些附加的功能寄存器即為16 位的X、Y、Z 寄存器。ALU支持寄存器之間以及寄存器和常數(shù)之間的算術(shù)和邏輯運(yùn)算。ALU也可以執(zhí)行單寄存器操作。運(yùn)算完成之后狀態(tài)寄存器的內(nèi)容得到更新以反映操作結(jié)果。程序流程通過(guò)有/ 無(wú)條件的跳轉(zhuǎn)指令和調(diào)用指令來(lái)控制，從而直接尋址整個(gè)地址空間。大多數(shù)指令長(zhǎng)度為16 位，亦即每個(gè)程序存儲(chǔ)器地址都包含一條16 位或32 位的指令。程序存儲(chǔ)器空間分為兩個(gè)區(qū)：引導(dǎo)程序區(qū)（Boot 區(qū)） 和應(yīng)用程序區(qū)。這兩個(gè)區(qū)都有專門的鎖定位以實(shí)現(xiàn)讀和讀/ 寫保護(hù)。用于寫應(yīng)用程序區(qū)的SPM 指令必須位于引導(dǎo)程序區(qū)。在中斷和調(diào)用子程序時(shí)返回地址的程序計(jì)數(shù)器（PC） 保存于堆棧之中。堆棧位于通用數(shù)據(jù)SRAM，因此其深度僅受限于SRAM 的大小。在復(fù)位例程里用戶首先要初始化堆棧指針SP。這個(gè)指針位于I/O 空間，可以進(jìn)行讀寫訪問(wèn)。數(shù)據(jù)SRAM 可以通過(guò)5 種不同的尋址模式進(jìn)行訪問(wèn)。AVR 存儲(chǔ)器空間為線性的平面結(jié)構(gòu)。AVR有一個(gè)靈活的中斷模塊。控制寄存器位于I/O空間。狀態(tài)寄存器里有全局中斷使能位。每個(gè)中斷在中斷向量表里都有獨(dú)立的中斷向量。各個(gè)中斷的優(yōu)先級(jí)與其在中斷向量表的位置有關(guān)，中斷向量地址越低，優(yōu)先級(jí)越高。 　I/O 存儲(chǔ)器空間包含64 個(gè)可以直接尋址的地址，作為CPU 外設(shè)的控制寄存器、SPI，以及其他I/O 功能。映射到數(shù)據(jù)空間即為寄存器文件之后的地址0x20 - 0x5F。

　　AVR單片機(jī)的型號(hào)標(biāo)識(shí)解析

　　1. 型號(hào)緊跟的字母，表示電壓工作范圍。帶“L”：2.7-5.5V；若缺省，不帶“L”：4.5-5.5V。例：ATmega48-20AU，不帶“L”表示工作電壓為4.5-5.5V。2. 后綴的數(shù)字部分，表示支持的最高系統(tǒng)時(shí)鐘。 　例：ATmega48-20AU，“20”表示可支持最高為20MHZ的系統(tǒng)時(shí)鐘。3. 后綴第一（第二）個(gè)字母，表示封裝。“P”：DIP封裝，“A”：TQFP封裝，“M”：MLF封裝。 　例：ATmega48-20AU，“A”表示TQFP封裝。4. 后綴最后一個(gè)字母，表示應(yīng)用級(jí)別。“C”：商業(yè)級(jí)，“I”：工業(yè)級(jí)（有鉛）、“U”工業(yè)級(jí)（無(wú)鉛）。 　例：ATmega48-20AU，“U”表示無(wú)鉛工業(yè)級(jí)。ATmega48-20AI，“I”表示有鉛工業(yè)級(jí)。 　AVR 8-Bit MCU的最大特點(diǎn)與其它8-Bit MCU相比，AVR 8-Bit MCU最大的特點(diǎn)是：· 哈佛結(jié)構(gòu)，具備1MIPS / MHz的高速運(yùn)行處理能力；· 超功能精簡(jiǎn)指令集（RISC），具有32個(gè)通用工作寄存器，克服了如8051 MCU采用單一ACC進(jìn)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(hào)FLASH非常大，特別適用于使用高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)；· 作輸出時(shí)與PIC的HI/LOW相同，可輸出40mA（單一輸出），作輸入時(shí)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(dòng)復(fù)位、看門狗、啟動(dòng)延時(shí)等功能，外圍電路更加簡(jiǎn)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(jí)或銷毀應(yīng)用程序。

　　AVR單片機(jī)的應(yīng)用區(qū)域

　　目前，AVR已被廣泛用于：· 空調(diào)控制板· 打印機(jī)控制板· 智能電表· 智能手電筒· LED控制屏· 醫(yī)療設(shè)備· GPS從市場(chǎng)角度看AVR單片機(jī)· 性價(jià)比：AVR大部分型號(hào)的性價(jià)比較高，性價(jià)比表現(xiàn)突出的型號(hào)有：atmega48、atmega8、atmega16、atmega169P· 供貨方面：通用型號(hào)的AVR供貨較為穩(wěn)定，非常規(guī)型號(hào)的AVR樣品及供貨仍存在問(wèn)題。· 市場(chǎng)占有率：目前，AVR的市場(chǎng)占有率還是不如PIC與51，但，AVR的優(yōu)點(diǎn)使得AVR的市場(chǎng)占有一直在擴(kuò)展，AVR的年用量也一直在上漲。