AVR单片机

　　什么是AVR单片机？AVR单片机是什么意思？
　　单片机又称单片微控制器，它是把一个计算机系统集成到一个芯片上，概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。单片机技术是计算机技术的一个分支,是简易机器人的核心元件。
　　1997年,由ATMEL公司挪威设计中心的A先生与V先生利用ATMEL公司的Flash新技术, 共同研发出RISC精简指令集的高速8位单片机，简称AVR。
　　AVR单片机的优势特征
　　单片机已广泛地应用于军事、工业、家用电器、智能玩具、便携式智能仪表和机器人制作等领域，使产品功能、精度和质量大幅度提升，且电路简单，故障率低，可靠性高，成本低廉。单片机种类很多，在简易机器人制作和创新中，为什么选用AVR单片机呢？
　　一、简便易学，费用低廉
　　首先，对于非专业人员来说，选择AVR单片机的最主要原因，是进入AVR单片机开发的门槛非常低，只要会操作电脑就可以学习AVR单片机的开发。单片机初学者只需一条ISP下载线，把编辑、调试通过的软件程序直接在线写入AVR单片机，即可以开发AVR单片机系列中的各种封装的器件。AVR单片机因此在业界号称“一线打天下”。
　　其次，AVR单片机便于升级。AVR程序写入是直接在电路板上进行程序修改、烧录等操作，这样便于产品升级。
　　再次，AVR单片机费用低廉。学习AVR单片机可使用ISP在线下载编程方式(即把PC机上编译好的程序写到单片机的程序存储器中)，不需购买仿真器、编程器、擦抹器和芯片适配器等，即可进行所有AVR单片机的开发应用，这可节省很多开发费用。程序存储器擦写可达10000次以上，不会产生报废品。
　　二、高速、低耗、保密
　　首先，AVR单片机是高速嵌入式单片机：
　　1、AVR单片机具有预取指令功能，即在执行一条指令时，预先把下一条指令取进来，使得指令可以在一个时钟周期内执行。
　　2、多累加器型，数据处理速度快。AVR单片机具有32个通用工作寄存器，相当于有32条立交桥，可以快速通行。
　　3、中断响应速度快。AVR单片机有多个固定中断向量入口地址，可快速响应中断。
　　其次，AVR单片机耗能低。对于典型功耗情况，WDT关闭时为100nA，更适用于电池供电的应用设备。有的器件最低1.8 V即可工作。
　　再次，AVR单片机保密性能好。它具有不可破解的位加密锁Lock Bit技术，保密位单元深藏于芯片内部，无法用电子显微镜看到。
　　三、I/O口功能强,具有A/D转换等电路
　　1. AVR单片机的I/O口是真正的I/O口，能正确反映I/O口输入/输出的真实情况。工业级产品，具有大电流(灌电流)10～40 mA,可直接驱动可控硅SCR或继电器，节省了外围驱动器件。
　　2. AVR单片机内带模拟比较器，I/O口可用作A/D转换，可组成廉价的A/D转换器。ATmega48/8/16等器件具有8路10位A/D。
　　3. 部分AVR单片机可组成零外设元件单片机系统，使该类单片机无外加元器件即可工作，简单方便，成本又低。
　　4. AVR单片机可重设启动复位,以提高单片机工作的可靠性。有看门狗定时器实行安全保护,可防止程序走乱(飞),提高了产品的抗干扰能力。
　　四、有功能强大的定时器/计数器及通讯接口
　　定时/计数器T/C有8位和16位,可用作比较器。计数器外部中断和PWM(也可用作D/A)用于控制输出，某些型号的AVR单片机有3～4个PWM，是作电机无级调速的理想器件。
　　AVR单片机有串行异步通讯UART接口,不占用定时器和SPI同步传输功能,因其具有高速特性，故可以工作在一般标准整数频率下,而波特率可达576K。
　　AVR单片机的型号标识解析
　　1. 型号紧跟的字母，表示电压工作范围。带“V”：1.8-5.5V；若缺省，不带“V”：2.7-5.5V。
　　例：ATmega48-20AU，不带“V”表示工作电压为2.7-5.5V。
　　2. 后缀的数字部分，表示支持的最高系统时钟。
　　例：ATmega48-20AU，“20”表示可支持最高为20MHZ的系统时钟。
　　3. 后缀第一（第二）个字母，表示封装。“P”：DIP封装，“A”：TQFP封装，“M”：MLF封装。
　　例：ATmega48-20AU，“A”表示TQFP封装。
　　4. 后缀最后一个字母，表示应用级别。“C”：商业级，“I”：工业级（有铅）、“U”工业级（无铅）。
　　例：ATmega48-20AU，“U”表示无铅工业级。ATmega48-20AI，“I”表示有铅工业级。
　　AVR 8-Bit MCU的最大特点
　　与其它8-Bit MCU相比，AVR 8-Bit MCU最大的特点是：
　　· 哈佛结构，具备1MIPS / MHz的高速运行处理能力；
　　· 超功能精简指令集（RISC），具有32个通用工作寄存器，克服了如8051 MCU采用单一ACC进行处理造成的瓶颈现象；
　　· 快速的存取寄存器组、单周期指令系统，大大优化了目标代码的大小、执行效率，部分型号FLASH非常大，特别适用于使用高级语言进行开发；
　　· 作输出时与PIC的HI/LOW相同，可输出40mA（单一输出），作输入时可设置为三态高阻抗输入或带上拉电阻输入，具备10mA-20mA灌电流的能力；
　　· 片内集成多种频率的RC振荡器、上电自动复位、看门狗、启动延时等功能，外围电路更加简单，系统更加稳定可靠；
　　· 大部分AVR片上资源丰富：带E2PROM，PWM，RTC，SPI，UART，TWI，ISP，AD，Analog Comparator，WDT等；
　　· 大部分AVR除了有ISP功能外，还有IAP功能，方便升级或销毁应用程序。
　　AVR单片机的应用区域
　　目前，AVR已被广泛用于：
　　· 空调控制板
　　· 打印机控制板
　　· 智能电表
　　· 智能手电筒
　　· LED控制屏
　　· 医疗设备
　　· GPS
　　从市场角度看AVR单片机
　　· 性价比：AVR大部分型号的性价比较高，性价比表现突出的型号有：atmega48、atmega8、atmega16、atmega169P
　　· 供货方面：通用型号的AVR供货较为稳定，非常规型号的AVR样品及供货仍存在问题。
　　· 市场占有率：目前，AVR的市场占有率还是不如PIC与51，但，AVR的优点使得AVR的市场占有一直在扩展，AVR的年用量也一直在上涨。
　　开发AVR单片机，需要哪些编译器、调试器？
　　 软件名称
　　 类型
　　 简介
　　 官方网址
　　 AVR Studio
　　 IDE、汇编编译器
　　 ATMEL AVR Studio集成开发环境(IDE)，可使用汇编语言进行开发（使用其它语言需第三方软件协助），集软硬件仿真、调试、下载编程于一体。ATMEL官方及市面上通用的AVR开发工具都支持AVRStudio。
　　 www.atmel.com
　　 GCCAVR
　　(WinAVR)
　　 C编译器
　　 GCC是Linux的唯一开发语言。GCC的编译器优化程度可以说是目前世界上民用软件中做的最好的，另外，它有一个非常大优点是，免费！在国外，使用它的人几乎是最多的。但，相对而言，它的缺点是，使用操作较为麻烦。
　　 sourceforge.net
　　 ICC AVR
　　 C编译器
　　（集烧写程序功能）
　　 市面上(大陆)的教科书使用它作为例程的较多，集成代码生成向导，虽然它的各方面性能均不是特别突出，但使用较为方便。虽然ICCAVR软件不是免费的，但，它有Demo版本，在45天内是完全版。
　　 www.imagecraft.com
　　 CodeVision AVR
　　 C编译器
　　（集烧写程序功能）
　　 与KeilC51的代码风格最为相似，集成较多常用外围器件的操作函数，集成代码生成向导，有软件模块，不是免费软件，Demo版为限2KB版。
　　 www.hpinfotech.ro
　　 ATman AVR
　　 C编译器
　　 支持多个模块调试（AVRStudio不支持多个模块调试）。
　　 www.atmanecl.com
　　 IAR AVR
　　 C编译器
　　 IAR实际上在国外比较多人使用，但它的价格较为昂贵，所以，中国大陆内，使用它的开发人员较少，只有习惯用IAR的工程师才会去使用它。
　　 www.iar.com
　　
　　 Devices
　　 Flash Kbytes
　　 EEPROM Kbytes
　　 SRAM Bytes
　　 I/O
　　 F.max (MHz)
　　 Vcc
　　(V)
　　 pico
　　Power
　　 16bit Timers
　　 8bit Timers
　　 PWM channels
　　 RTC
　　 SPI
　　 UART
　　 TWI
　　 ISP
　　 10-bit A/D (channels)
　　 Analog Com
　　parator
　　 WDT
　　 Hardware Multiplier
　　 Ext Int
　　-errupts
　　 Self Program Memory
　　 ATtiny13　ATtiny13V
　　 1
　　 0.064
　　 64B
　　32reg
　　 6
　　 20
　　 1.8-5.5
　　 -
　　 --
　　 1
　　 2
　　 -
　　 -
　　 -
　　 -
　　 √
　　 4
　　 √
　　 √
　　 No
　　 6
　　 √
　　 ATtiny24　ATtiny24V
　　 2
　　 0.128
　　 128
　　 12
　　 20
　　 1.8-5.5
　　 -
　　 1
　　 1
　　 4
　　 -
　　 USI
　　 -
　　 USI
　　 √
　　 8
　　 √
　　 √
　　 --
　　 12
　　 √
　　 ATtiny44　ATtiny44V
　　 4
　　 0.256
　　 256
　　 12
　　 20
　　 1.8-5.5
　　 -
　　 1
　　 1
　　 4
　　 -
　　 USI
　　 -
　　 USI
　　 √
　　 8
　　 √
　　 √
　　 --
　　 12
　　 √
　　 ATtiny84　ATtiny84V
　　 8
　　 0.512
　　 512
　　 12
　　 20
　　 1.8-5.5
　　 -
　　 1
　　 1
　　 4
　　 -
　　 USI
　　 -
　　 USI
　　 √
　　 8
　　 √
　　 √
　　 --
　　 12
　　 √
　　 ATtiny26　ATtiny26L
　　 2
　　 0.125
　　 128
　　 16
　　 16
　　 2.7-5.5
　　 -
　　 --
　　 2
　　 2
　　 -
　　 USI
　　 -
　　 USI
　　 √
　　 11
　　 √
　　 √
　　 --
　　 1
　　 --
　　 ATtiny2313　ATtiny2313V
　　 2
　　 0.128
　　 128
　　 18
　　 20
　　 1.8-5.5
　　 -
　　 1
　　 1
　　 4
　　 -
　　 USI
　　 1
　　 USI
　　 √
　　 --
　　 √
　　 √
　　 --
　　 2
　　 √
　　 ATmega48　ATmega48V
　　 4
　　 0.256
　　 512
　　 23
　　 20
　　 1.8-5.5
　　 -
　　 1
　　 2
　　 6
　　 √
　　 1+USART
　　 1
　　 √
　　 √
　　 8/6(DIP)
　　 √
　　 √
　　 √
　　 26
　　 √
　　 ATmega88　ATmega88V
　　 8
　　 0.5
　　 1024
　　 23
　　 20
　　 1.8-5.5
　　 -
　　 1
　　 2
　　 6
　　 √
　　 1+USART
　　 1
　　 √
　　 √
　　 8/6(DIP)
　　 √
　　 √
　　 √
　　 26
　　 √
　　 ATmega168　ATmega168V
　　 16
　　 0.5
　　 1024
　　 23
　　 20
　　 1.8-5.5
　　 -
　　 1
　　 2
　　 6
　　 √
　　 1+USART
　　 1
　　 √
　　 √
　　 8/6(DIP)
　　 √
　　 √
　　 √
　　 26
　　 √
　　 ATmega8　ATmega8L
　　 8
　　 0.5
　　 1024
　　 23
　　 16
　　 2.7-5.5
　　 -
　　 1
　　 2
　　 3
　　 √
　　 1
　　 1
　　 √
　　 √
　　 8/6(DIP)
　　 √
　　 √
　　 √
　　 2
　　 √
　　 ATmega16　ATmega16L
　　 16
　　 0.5
　　 1024
　　 32
　　 16
　　 2.7-5.5
　　 -
　　 1
　　 2
　　 4
　　 √
　　 1
　　 1
　　 √
　　 √
　　 8
　　 √
　　 √
　　 √
　　 3
　　 √
　　 ATmega32　ATmega32L
　　 32
　　 1
　　 2048
　　 32
　　 16
　　 2.7-5.5
　　 -
　　 1
　　 2
　　 4
　　 √
　　 1
　　 1
　　 √
　　 √
　　 8
　　 √
　　 √
　　 √
　　 3
　　 √
　　 ATmega64　ATmega64L
　　 64
　　 2
　　 4096
　　 53
　　 16
　　 2.7-5.5
　　 -
　　 2
　　 2
　　 8
　　 √
　　 1
　　 2
　　 √
　　 √
　　 8
　　 √
　　 √
　　 √
　　 8
　　 √
　　 ATmega128　ATmega128L
　　 128
　　 4
　　 4096
　　 53
　　 16
　　 2.7-5.5
　　 -
　　 2
　　 2
　　 8
　　 √
　　 1
　　 2
　　 √
　　 √
　　 8
　　 √
　　 √
　　 √
　　 8
　　 √
　　 ATmega1280　ATmega1280V
　　 128
　　 4
　　 8192
　　 86
　　 16
　　 1.8-5.5
　　 -
　　 4
　　 2
　　 16
　　 √
　　 1+USART
　　 4
　　 √
　　 √
　　 16
　　 √
　　 √
　　 √
　　 32
　　 √
　　 ATmega162　ATmega162V
　　 16
　　 0.5
　　 1024
　　 35
　　 16
　　 1.8-5.5
　　 -
　　 2
　　 2
　　 6
　　 √
　　 1
　　 2
　　 --
　　 √
　　 -
　　 √
　　 √
　　 √
　　 3
　　 √
　　 ATmega169　ATmega169V
　　 16
　　 0.5
　　 1024
　　 53
　　 16
　　 1.8-5.5
　　 -
　　 1
　　 2
　　 4
　　 √
　　 1+USI
　　 1
　　 USI
　　 √
　　 8
　　 √
　　 √
　　 √
　　 17
　　 √
　　 ATmega169P　ATmega169PV
　　 16
　　 0.5
　　 1024
　　 54
　　 16
　　 1.8-5.5
　　 √
　　 1
　　 2
　　 4
　　 √
　　 1+USI
　　 1
　　 USI
　　 √
　　 8
　　 √
　　 √
　　 √
　　 17
　　 √
　　 ATmega8515　ATmega8515L
　　 8
　　 0.5
　　 512
　　 35
　　 16
　　 2.7-5.5
　　 -
　　 1
　　 1
　　 3
　　 -
　　 1
　　 1
　　 -
　　 √
　　 -
　　 -
　　 √
　　 √
　　 3
　　 √
　　 ATmega8535　ATmega8535L
　　 8
　　 0.5
　　 512
　　 32
　　 16
　　 2.7-5.5
　　 -
　　 1
　　 2
　　 4
　　 -
　　 1
　　 1
　　 √
　　 √
　　 8
　　 √
　　 √
　　 √
　　 3
　　 √
　　 ATmega48P　ATmega48PV
　　 4
　　 0.256
　　 512
　　 23
　　 20
　　 1.8-5.5
　　 √
　　 1
　　 2
　　 6
　　 √
　　 1+USART
　　 1
　　 √
　　 √
　　 8/6(DIP)
　　 √
　　 √
　　 √
　　 26
　　 √
　　 ATmega88P　ATmega88PV
　　 8
　　 0.5
　　 1024
　　 23
　　 20
　　 1.8-5.5
　　 √
　　 1
　　 2
　　 6
　　 √
　　 1+USART
　　 1
　　 √
　　 √
　　 8/6(DIP)
　　 √
　　 √
　　 √
　　 26
　　 √
　　 ATmega168P　ATmega168PV
　　 16
　　 0.5
　　 1024
　　 23
　　 20
　　 1.8-5.5
　　 √
　　 1
　　 2
　　 6
　　 √
　　 1+USART
　　 1
　　 √
　　 √
　　 8/6(DIP)
　　 √
　　 √
　　 √
　　 26
　　 √
　　 ATmega164P　ATmega164PV
　　 16
　　 0.5
　　 1024
　　 32
　　 20
　　 1.8-5.5
　　 √
　　 1
　　 2
　　 6
　　 √
　　 1+USART
　　 2
　　 √
　　 √
　　 8
　　 √
　　 √
　　 √
　　 32
　　 √
　　 ATmega324P　ATmega324PV
　　 32
　　 1
　　 2048
　　 32
　　 20
　　 1.8-5.5
　　 √
　　 1
　　 2
　　 6
　　 √
　　 1+USART
　　 2
　　 √
　　 √
　　 8
　　 √
　　 √
　　 √
　　 32
　　 √