AVR單片機是1997年由ATMEL公司研發(fā)出的增強型內(nèi)置Flash的RISC（Reduced Instruction Set CPU） 精簡指令集高速8位單片機。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。AVR單片機是 Atmel 公司 1997 年推出的 RISC 單片機。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，而是通過使計算機的結(jié)構(gòu)更加簡單合理而提高運算速度的。

AVR單片機ATmega16的主要特點：

1） 采用 RISC 結(jié)構(gòu)的AVR內(nèi)核單片機。

131 條機器指令， 大多數(shù)指令為單個系統(tǒng)時鐘周期執(zhí)行的指令;

32 個 8 位通用工作寄存器;

全靜態(tài)工作方式（Fully Static Operation）。

工作在 16 MHz 時具有 16 MIPS 的性能。（注： ATmega16L 系列最大工作頻率為 8 MHz）;

內(nèi)部配備有 2 個時鐘周期的硬件乘法器。

2）片內(nèi)自帶大容量， 非易失的程序和數(shù)據(jù)存儲器

16KB 在線可編程（ISP， In-System Programming）Flash 程序存儲器（擦寫次數(shù)》10 000）， 采用 Boot load 技術(shù)支持IAP（In-Application Programming）功能。

1KB片內(nèi) SRAM 數(shù)據(jù)存儲器， 可以實現(xiàn) 3 級鎖定的程序加密;

512 字節(jié)片內(nèi) ISP 的EEPROM 數(shù)據(jù)存儲器（擦鞋次數(shù)》100 000）;

3） 片內(nèi)含JTAG接口

支持符合 JTAG 標準（與IEEE 1149.1 標準兼容）的邊界掃描功能， 用于芯片檢測;

支持擴展的片內(nèi)在線調(diào)試功能;

可通過 JTAG 接口對片內(nèi) Flash， EEPROM， 熔絲位和加密鎖定位實現(xiàn)下載編程;

4） 外圍接口

2 個帶有分別獨立和可設(shè)置預(yù)分頻的 8 位定時/計數(shù)器;

1 個帶有可設(shè)置預(yù)分頻器， 具有比較， 捕捉功能的 16 位定時/計數(shù)器;

片內(nèi)含獨立振蕩器的實時時鐘 RTC;

4 路 PWM 通道;

8 路 10 位 ADC;

面向字節(jié)的兩線接口 TWI（Two—Wire Serial Interface， 完全兼容 IIC 總線硬件接口）;

1 個可編程， 增強型全雙工， 支持同步/異步通信的串行接口 USART;

1 個可工作于主機/從機模式的 SPI （Serial Peripheral Interface Bus）串行接口（支持 ISP 程序下載）;

片內(nèi)集成模擬比較器;

片內(nèi)含有可編程的具有獨立片內(nèi)震蕩期的看門狗定時器 WDT;

5） 其他特點

內(nèi)含上電復(fù)位電路以及可編程的掉電檢測復(fù)位電路 BOD（Brown-out Detection）;

片內(nèi)含有 1/2/4/8 MHz 經(jīng)過標定的， 可校正的 RC 震蕩器， 可作為系統(tǒng)時鐘使用;

21 種內(nèi)外部中斷源;

6 種休眠模式（空閑模式、ADC 噪聲抑制模式、省電模式、掉電模式、Standby 模式以及

擴展的Standby 模式）， 支持節(jié)電方式工作;

32 個可編程 I/O 口。 封裝方式有： 40腳 PDIP 封裝， 44 腳 TQFP 封裝， 與44 腳的 MLF 封裝;

工作電壓： ATmega16L 為 2.7~5.5V， ATmega16 為 4.5~5.5V;

運行速度： ATmega16L為 0~8MHz， ATmega16為0~16MHz;

功耗指標： ATmega16L 工作在 1MHz， 3V， 25攝氏度時： 典型功耗為 1.1mA， 空閑模式為 0.35mA， 掉電模式為 《 1uA;

AVR 單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖：

avr單片機工作經(jīng)驗總結(jié)

AVR與傳統(tǒng)類型的 相比，除了必須能實現(xiàn)原來的一些基本的功能，其在結(jié)構(gòu)體系、功能部件、性能和可靠性等多方面有很大的提高和改善。

但使用更好的器件只是為設(shè)計實現(xiàn)一個好的系統(tǒng)創(chuàng)造了一個好的基礎(chǔ)和可能性，如果還采用和沿襲以前傳統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計思想和方法的話，是不能用好AVR的，甚至也不能真正的了解AVR的特點和長處。

功能越好的器件，需要具備更高技術(shù)和能力的人來使用和駕馭它。就象一部好的F1賽車，只有具備高超技術(shù)的駕駛員才能充分體會到車的特點，并能最大限度的發(fā)揮出車的性能。

AVR具有上手入門快，開發(fā)方便簡單的特點，但要充分體會和發(fā)揮AVR的優(yōu)點，還需要應(yīng)用工程師本身的硬軟件設(shè)計開發(fā)能力的不斷學(xué)習(xí)、實踐提高。

“外行看熱鬧，內(nèi)行看門道”，對于有一定基礎(chǔ)的和單片機系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)的工程師，不妨先簡單嘗試一下AVR。

開發(fā)環(huán)境與工具：PC+下載線+實際的系統(tǒng)板

PC上的開發(fā)軟件：

AVR Studio（Free）匯編+匯編調(diào)試+高級語言調(diào)試+軟件仿真

ICC、CVAVR、BASCOM-AVR 高級語言程序開發(fā)+程序下載。其中一個購買正版全功能，作為主要的開發(fā)環(huán)境，其它使用DEMO版，作為輔助及參考。

AVR ISP下載線：

STK200 and STK200+ and STK300 ISP programmer。通過PC的打印機口，采用ISP技術(shù)將系統(tǒng)運行代碼（HEX、BIN）和數(shù)據(jù)寫入AVR芯片的Flash和EEProm中，編程AVR的配置熔絲位和加密位。支持決大多數(shù)的AVR芯片、以及ATMEL的51兼容芯片89S8252、89S52等。在ICC、CVAVR、BASCOM-AVR、BASCOM-8051中都內(nèi)含對該下載線的支持程序。免費專用的下載程序：SLISP、PonyProg2000等。

盡量不使用仿真器的建議：

在開發(fā)和調(diào)試系統(tǒng)程序時，有許多人完全依賴于仿真器，一旦離開了仿真器時就感覺無從下手。其實，由于AVR的Flash存貯器可方便的使用ISP技術(shù)在線的多次擦寫，因此建議盡量不使用（依賴）仿真器來開發(fā)和調(diào)試程序。

在實際開發(fā)過程中，程序的調(diào)試可以從下幾方面入手：

現(xiàn)在的高級語言編譯器（如C編譯器）可以產(chǎn)生效率很高的機器代碼，因此建議大家盡量使用高級語言編寫系統(tǒng)程序。

使用Atmel公司提供AVR Studio軟件模擬仿真環(huán)境，以及其他的軟件模擬仿真環(huán)境（BASCOM-AVR）。

盡可能使用高級語言編寫系統(tǒng)程序。

利用目標板上的、LCD或異步串口。見附件“沒有仿真器的情況下如何開發(fā)AVR”的介紹。

提高的合理性：

盡量合理和充分使用AVR片內(nèi)的資源，如EEPROM、A/D、內(nèi)部的RC振蕩源。

盡量采用連接的外圍器件，大容量的存儲器、LCD控制器、打印機、不用8279（LED數(shù)碼管+鍵盤）而使用7279等。除了必須外擴RAM（如語音和圖象），一般不提倡使用并行擴展（573+譯碼電路），減小硬件和連線以及PCB板上錯誤的出現(xiàn)概率，同時也提高了系統(tǒng)的可靠性。并行擴展向串行擴展是發(fā)展趨勢。現(xiàn)在有大量的新的外圍器件采用高速的，如A/D、D/A、RTC、存儲器等。

盡量使用以及在目標板上預(yù)留ISP程序下載接口，或使用IAP技術(shù)。

優(yōu)點：ISP接口與I/O的兼容性比JETAG好。

缺點：不能在線調(diào)試

注意和掌握AVR配置熔絲位的使用：

系統(tǒng)晶振的選擇

.BOD的使用

啟動延時

.Mega8的PC6引腳，RESET與通用I/O的轉(zhuǎn)換

.JETAG接口和通用I/O的轉(zhuǎn)換

啟動向量的轉(zhuǎn)換，BOOT-LOAT區(qū)大小的設(shè)置

提高硬件可靠性的考慮：

。盡量采用片內(nèi)晶體、采用低頻率的系統(tǒng)時鐘、的輸出小幅度。

。選擇合適的啟動延時參數(shù)

。使用BOD、片內(nèi)的看門狗

。合理休眠方式的使用

。不用I/O口設(shè)定輸出低電平

。利用內(nèi)部的EEProm和寄存器MCUCSR判斷復(fù)位標志，進行不同的處理

提高軟件設(shè)計的能力和水平：

盡量合理采用高級語言設(shè)計編寫系統(tǒng)程序。有許多人認為使用匯編寫程序比較精簡，而用高級語言開發(fā)會浪費很多程序空間，其實這是一種誤解。對一個有經(jīng)驗的，而且非常熟悉某種單片機的匯編高手而言，他是能寫出比高級語言更精簡的代碼。而對匯編不是很熟的開發(fā)者、或突然更換了一種新的單片機，您能保證一定可以寫出比高級語言更簡練的代碼嗎？

高級語言的優(yōu)越性是匯編語言不能比的：

。程序移植方便

。程序的堅固性

。數(shù)學(xué)運算的支持

。條理清晰的結(jié)構(gòu)化編程，程序的可維護性。

。可協(xié)同開發(fā)軟件，開發(fā)周期短。

現(xiàn)在的高級語言編譯器（如C編譯器）已可以產(chǎn)生代碼效率很高的機器代碼，因此建議大家能用高級語言實現(xiàn)的程序盡可能使用高級語言寫，在對速度和時序要求特嚴的場合可以采用混合編程的方法來解決。

更深入和全面的掌握各種串行通信協(xié)議的規(guī)程：

目前以大量的使用串行接口外圍芯片和各種通信接口，如RS232、兩線（I2C）、三線（SPI）、單、USB、CAN、TCP/IP等。開發(fā)人員和程序員應(yīng)了解低層協(xié)議，熟悉硬件怎樣和如何實現(xiàn)低層協(xié)議，如何定義可靠的上層應(yīng)用協(xié)議，以及低層協(xié)議驅(qū)動同上層應(yīng)用協(xié)議之間的（中間層軟件的實現(xiàn)）等。

硬件工程師的軟件編寫能力要提高，采用標準程序編寫方式、完善的軟件整體框架的設(shè)計、良好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和程序結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。（計算機軟件專業(yè)的程序設(shè)計員對硬件不熟悉、大部分是在操作系統(tǒng)支持下編寫軟件，對低層接口和協(xié)議的驅(qū)動層以及接口也不了解，往往也編寫不出好的單片機系統(tǒng)程序。）

通信接口的編寫應(yīng)盡量

采用中斷+緩沖區(qū)，

分層+結(jié)構(gòu)化設(shè)計，

盡量不使用輪循方式（降低AVR的效率）。參見URAT（RS232）驅(qū)動+中間層軟件示例。

采用好的系統(tǒng)設(shè)計模式：

盡量不使用傳統(tǒng)的前后臺（中斷）系統(tǒng)設(shè)計模式，任務(wù)之間相互影響和干擾，無法定時操作。如設(shè)計一個采用動態(tài)掃描方式驅(qū)動的8位LED數(shù)碼管顯示+動態(tài)掃描的4*4。

采用TimeTip+狀態(tài)機設(shè)計+CASE結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)多任務(wù)并行運行系統(tǒng)設(shè)計方法。或時間觸發(fā)式的系統(tǒng)設(shè)計。（見：《時間觸發(fā)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計模式》中國電力出版社 2004.6）

移植小型，如UCOS-II。在網(wǎng)上有些免費的基于AVR的簡潔的操作系統(tǒng)。

提高C語言的編程能力和軟件應(yīng)用水平：

熟悉和用好C中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體、指針應(yīng)用、內(nèi)存管理等較高級的應(yīng)用。

熟悉和了解你所使用的高級語言開發(fā)平臺的特點。這些平臺是針對某一類處理器的，包含許多特殊的不兼容的語句和擴展的結(jié)構(gòu)、語句、函數(shù)等。盡管使用方便，但由于其不透明性和時間的不確定性，因此要合理使用。如C中的getchar（）、putchar（）等。

AVR有多個開發(fā)平臺，每個都有其特點和不足。能夠綜合使用這些平臺，相互互補，能夠提高開發(fā)效率。如通過ICC、CVAVR的程序生成器CodeWizard學(xué)習(xí)和了解AVR的硬件設(shè)置，簡化計算，快速的生成程序基本模塊，如“一個URAT（RS232）低層驅(qū)動+中間層軟件示例”。