AVR单片机介绍.ppt

高速嵌入式8位单片机天河双龙电子有限公司耿德根主讲 高速嵌入式8位AVR单片机于1997年 由ATMEL挪威设计中心的A先生与V先生 利用ATMEL的Flash新技术 推出全新配的精简指令集单片机 简称AVR 3个AVR系列 高档AVR单片机ATmegaxxx 16KB 128KB 针对需要大程序容量的复杂应用中档AVR单片机AT90Sxxxx 1KB 8KB 针对需要大吞吐量 低功耗和中等程序容量的应用低档AVR单片机ATtinyxx 1KB 2KB 针对需要低价格的低端8位MCU市场 3个AVR系列 存储器大小 性能 1KB 2KB 1KB 8KB 16KB 128KB 完全兼容 tinyAVR产品 AVR产品 AVR产品 megaAVR产品 AVR微处理器减小PCB尺寸AVR ALLINSIDEFlash程序存储器EEPROM数据存储器CPU外部存储器接口PWMSRAM数据存储器TWI8 bit定时器硬件乘法器SPI16 bit定时器中断处理UART实时时钟上电复位10 bitADC输入捕捉看门狗定时器掉电检测输出比较片内振荡器模拟比较器上拉电阻 为什么选用AVR单片机 1 Flash程序存储器可擦写1000次以上 不再有报废品产生 PIC有的是OTP 只能烧录一次 AVR程序存储器数据为16位组织 也可按8位理解 PIC是12 14位程序存储器 作寄存器转移和算术 逻辑运算带来不便 为什么选用AVR单片机 2 高速度 50ns 低功耗 硬件应用Harward结构 具有预取指令功能 使得指令可以在一个时钟周期内执行 PIC要4个时钟周期执行一条指令 直接的寄存器 ALU连接 寄存器堆 ALU 寄存器操作只需一个时钟 执行2条指令 HC05 C51 PIC Done 2机器周期 Done 8机器周期 Done 12机器周期 Done 24机器周期 为什么选用AVR单片机 3 超功能精简指令 具有32个通用工作寄存器 相当于8051中的32个累加器 克服了单一累加器数据处理造成的瓶颈现象 有128B 4KB个SRAM 可灵活使用指令运算 AVR寄存器堆 R0 R1 R2 R3 R26 R27 R28 R29 R30 R31 寄存器文件 XPointer YPointer ZPointer XL XH YL YH ZL ZH 为什么选用AVR单片机 4 工业级产品 具有大电流 灌电流 10 20mA或40mA 单一输出 可直接驱动SSR或继电器 有看门狗定时器 WDT 安全保护 防止程序走飞 提高产品的抗干扰能力 为什么选用AVR单片机 5 程序写入可以并行写入 用万用编程序器 也可用串行在线ISP擦写 也就是说不必将IC拆下拿到万用编程上烧录 而可直接在电路板上进行程序修改 烧录等操作 方便产品升级 ISP JTAG这是今后单片机编程的发展方向 为什么选用AVR单片机 6 AVR的I O口是真正的I O口 能正确反映I O口的真实情况 I O口有输入 输出 三态高阻输入 也可设定内部拉高电阻作输入端的功能 便于作各种应用特性所需 多功能I O口 双龙电子有限公司 复位后即缺省配置方向 输入PIN为物理引脚上拉 关闭 上拉转换 DDx PORTx PINx 物理引脚 上拉 方向 输入PIN可输出电流上拉 ON 0 1 1 口线输出 DDx PORTx PINx 物理引脚 上拉 方向 输出PIN反映输出真实情况上拉 OFF 1 1 1 1 1 In SystemProgrammableFlashandEEPROM NowOfferedonanMCUbyatechnologyleaderinNon Volatilememories AVR单片机I O口是真正的I 口 为什么选用AVR单片机 7 高度保密 LOCK 不可破解的Lockbit技术不象MaskROM那样可通过电子显微镜破解Flash单元深藏于芯片内部可多次烧写的Flash且具有多重密码保护锁死 LOCK 功能 因此可快速完成产品商品化 并可多次更改程序 产品升级 而不必浪费IC或电路板 大大提高产品质量及竞争力 为什么选用AVR单片机 8 AVR内带模拟比较器 I O口可作A D转换用 可组成廉价的A D转换器 为什么选用AVR单片机 9 可重设启动复位 AVR系列有内部电源开关启动计数器 可将低电平复位 RESET 直接接到Vcc端 当电源开时 由于利用内部RC的看门狗定时器 可延迟MCU启动执行程序 这种延时使I O口稳定后执行程序 以提高单片机工作可靠性 为什么选用AVR单片机 10 具有休眠省电功能 POWERDOWN 及闲置 IDLE 低功耗功能 一般耗电在1 2 5mA 典型功耗情况 WDT关闭时为100nA 为什么选用AVR单片机 11 像8051一样 有多个固定中断向量入口地址 可快速响应中断 而PIC只有一个中断入口 要查询后才能响应中断 失去了最佳响应中断时间 为什么选用AVR单片机 12 AT90S1200 2343 ATtiny15等部分AVR器件具有内部RC振荡器 1MHz的工作频率 使该类单片机成为无外加元器件即可工作 就是一片芯片 可谓简单方便 作加密器件使用更妙 为什么选用AVR单片机 13 计数器 定时器 C T有8位和16位 可作比较器 计数器外部中断和PWM 也可当D A 用于控制输出 有的有3 4个PWM 作电机无级调速是理想器件 为什么选用AVR单片机 14 有串行异步通讯UART接口 不占用定时器和SPI传输功能 因其高速故可以工作在一般标准整数频率 而波特率可达576K 为什么选用AVR单片机 15 AT90S4414 AT90S8515具有可扩展外部数据存储器达64KB 它们的引脚排列及功能与8051相似 即可替代替8051系列单片机 8751或8752 的应用系统 仅差复位电平 只需对调复位电阻 电容位置 还增加很多新功能 WDT A D PWM等 为什么选用AVR单片机 16 工作电压范围宽 2 7 6 0V 电源抗干扰性强 AT90LXX为低电压器件 2 7 6 0V AT90SXX电压为 4 0 6 0V 最低器件ATtiny12己到1 8V 5 5V 为什么选用AVR单片机 17 AT90S4434 8535具有8路10位A D AT90S2333 4433具有6路10位A D 功能更强的ATmega103有Flash128KB EEPROM4KB RAM4KB I O端口48个 中断源16个 外中断8个 SPI UART 8路10位A D ISP 为什么选用AVR单片机 18 并具有较大容量 可擦写10万次的EEPROM 对掉电后数据保存带来方便 来电后能记住掉电时的工体状态 EEPROM 64B 4KB 为什么选用AVR单片机 19 即将面世的ATmega323 ATmega128 104 还具有JTAG边界扫描 仿真 编程功能 为什么选用AVR单片机 20 AVR微处理器 可以对自己编程 ATmega161为使用便利性而设计写入新代码时无需外部器件小扇区 128字节Boot区可变Read While Write技术减少编程时间受控于硬件的编程方法打开通向新世界的大门通过任何接口进行编程 并行编程器 ISP JTGA UART 自编程 重复编程无需外部器件100 安全的远程加密更新方式 为什么选用AVR单片机 21 从高级语言C代码 看各种单片机性能比较 C代码例子 以下例子演示了AVR在如下方面的优点 代码大小工作能力Throughput功耗 一个小C函数 Returnthemaximumvalueofatableof16integers 返回最大值的表格的16位整数intmax int array 数组 array chara intmaximum 32768 最大的 32768for a 0 amaximum maximum array a return maximum 返回 AVR汇编输出 7 for a 0 amaximum MOVR30 R22CLRR31LSLR30ROLR31ADDR30 R16ADCR31 R17 LDDR20 Z 0LDDR21 Z 1CPR18 R20CPCR19 R21BRGE 0005 10 maximum array a MOVR18 R20MOVR19 R21 0005 INCR22RJMP 0001 0000 11 12 return maximum MOVR16 R18MOVR17 R19 13 RET CodeSize 46Bytes Executiontime 335cycles C51汇编输出 C0002 SOURCELINE 14MOVR6 maximumMOVR7 maximum 01H SOURCELINE 15 C0005 RET FUNCTION max END C ILDOPTR CJNER3 0 x01 0 x195MOVA 0 x82ADDA R1MOV0 x82 AMOVA 0 x83ADDCA R2MOV0 x83 AMOVXA DPTRMOVOxF0 AINCDPTRMOVXA DPTRRETJNC0 x1A0MOVA R1ADDA 0 x82MOVR0 AMOV0 xF0 R0INCR0MOVA R0RETCJNER3 0 xFE 0 xADMOVA R1ADDA 0X82MOVR0 AMOVA R0MOV0 xF0 AINCR0RETMOVA 0X83ADDA R2MOV0X83 AMOVA R1MOVCA A DPTRRET FUNCTION max BEGIN Variable array assignedtoRegister R1 R2 R3 SOURCELINE 4 SOURCELINE 5 SOURCELINE 7MOVmaximum 080HMOVmaximum 01H 00H SOURCELINE 9 Variable a assignedtoRegister R5 CLRAMOVR5 A C0001 SOURCELINE 10 SOURCELINE 11MOVA R5MOVR7 ARLCASUBBA ACCMOVR6 AMOVA R7ADDA ACCMOVR7 AMOVA R6RLCAMOVDPL R7MOVDPH ALCALL C ILDOPTRMOVR7 AMOVR6 BSETBCSUBBA maximum 01HMOVA maximumXRLA 080HMOVR0 AMOVA R6XRLA 080HSUBBA R0JC C0003 SOURCELINE 12MOVmaximum R6MOVmaximum 01H R7 SOURCELINE 13 C0003 INCR5CJNER5 010H C0001 CodeSize 112Bytes Executiontime 9384cycles HC11汇编输出 7 for a 0 amaximum PSHYTABCLRALSLDTSXADDD0 XXGDXLDD0 XTSX CodeSize 57Bytes Executiontime 5244cycles STD5 XINSINSCPD3 XBLE 0005 10 maximum array a STD3 X 0005 TSXINC0 XBRA 0001 0000 11 12 return maximum LDD1 X 13 PULXPULXINSPULYRTS PIC16C74汇编输出 bcf3 5movwf a maxnumMAX MAIN C 9 if array a maximum bcf3 5movf a maxnum 1 0 127 waddwf a maxnum 1 0 127 waddwf a maxnum 0 127 wmovwf4movf0 wmovwfbtempincf4movf0 wmovwfbtemp 1movf a maxnum 3 0 127 wxorlw128movwfbtemp 2movfbtemp 1 wxorlw128subwfbtemp 2 wbtfss3 2gotou15movfbtemp w CodeSize 87Bytes Executiontime 2492cycles subwf a maxnum 2 bcf3 5movf a maxnum 3 0 127 wmovwfbtemp 1movf a maxnum 2 0 127 wmovwfbtempreturn 性能比较 AT90S8515 8MHz80C51 24MHz68HC11A8 12MHzPIC16C74 20MHz Normalizedfiguresgiveninparentheses 结论 8MHzAVR 224MHz80C51HC11 代码效率高 但是处理能力只有AVR的1 10 功耗却高2 5倍PIC速度快 但是在相同功耗下AVR性能比其高3 5倍 为什么选用AVR单片机 22 AVR使用众多功能强大的高级语言 IARAVRC编译器编译器与AVR同步设计 支持C和EC Demo版只生成调试文件 ICCAVRC编译器支持无SRAM器件 增加组软件模块 IccDemo版30天是完全版 30天后转限2KB版 双龙是Icc正版独家