AVR单片机原理及应用5-6

1、2 AVR单片机原理及应用 2.1 AVR单片机内部结构 2.2 AVR单片机时钟和复位 2.3 AVR单片机存储器组织 2.4 AVR单片机中断系统 2.5 AVR单片机的节电方式 2 AVR单片机原原理及应应用2.6AVR单片机定定时器/计数器的的使用2.7AVR单片机串串行接口口2.8AVR单片机模模拟比较较器2.9AVR单片机I/O端口2.10AVR单片机存存储器编编程2.3.3EEPROM数据存储储器0 x1F*0 xF（3216）字字节90系列单片片机包括括644K字节的EEPROM存储器。它被组组织为一一个分开开的数据据空间，这个数数据空间间用单字字节可被被读写。EEPROM的使

2、用寿寿命至少少为100000次写/擦循环。EEPROM的访问由由地址寄寄存器、数据寄寄存器、控制寄寄存器决决定。2.3.3EEPROM数据存储储器2.3.3EEPROM数据存储储器2.3.3EEPROM数据存储储器2.3.3EEPROM数据存储储器2.3.3EEPROM数据存储储器2.3.3EEPROM数据存储储器CodeVisionAVR C编译器中中，可以以用eeprom关键字将将全局变变量分配配至EEPROM中，如：eeprominta;也可以在在定义时时对变量量初始化化，如:eeprominta=1;CodeVisionAVR C编译器中中还可以以将数组组、字符符串、结结构体分分配至E

3、EPROM中，如：eepromchar a4=0,1,2,3;/数组Chareeprom*ptr_to_eeprom”thisisplacedinEEPROM”;/字符串Eepromstructachar b;intc;chare15;f;在CodeVisionAVR C编译器中中可以直直接访问问EEPROM中的全局局变量，与访问问SRAM中的数据据方式相相同。2.3.4存储器访访问和指指令执行行时序AVRCPU由系统时时钟驱动，直直接由芯芯片的外外部时钟钟晶振触触发，没没有使用用内部时时钟分频频。下图图为Harvard结构和快快速访问问寄存器器堆概念念触发的的并行指指令存取取和指令令执行时时

4、序。这这种基本本的流水水线概念念目的是是为了获获得高达达每1 MIPS/MHz的效率。Harvard结构和冯.诺曼结构构冯诺依曼结结构又称作普林斯顿顿体系结结构（Princetionarchitecture）1945年，冯诺依曼首先提出出了“存存储程序序”的概概念和二二进制原原理，后后来，人人们把利利用这种种概念和和原理设设计的电电子计算机系统统称称为“冯冯.诺曼型结结构”计计算机。冯.诺曼结构构的处理理器使用用同一个个存储器器，经由由同一个个总线传传输。结构如图图所示。冯.诺曼结构构处理器器具有以以下几个个特点：必须有一个存储器；必须有一一个控制器；必须有一一个运算器，用于完完成算术术运算和

5、和逻辑运算算；必须有输输入和输出设备备，用于进进行人机机通信。冯诺依曼的的主要贡贡献就是是提出并并实现了了“存储储程序”的概念念。由于于指令和和数据都都是二进进制码，指令和和操作数数的地址址又密切切相关，因此，当初选选择这种种结构是是自然的的。但是是，这种种指令和和数据共共享同一一总线的的结构，使得信息流的传输成成为限制制计算机机性能的的瓶颈，影响了数数据处理理速度的的提高。冯诺依曼结结构又称作普林斯顿顿体系结结构（Princetionarchitecture）在典型情情况下，完成一一条指令令需要3个步骤，即：取取指令、指令译译码和执执行指令令。从指指令流的的定时关关系也可可看出冯冯诺依曼结结

6、构与哈佛结构构处理方式式的差别别。举一一个最简简单的对对存储器进进行读写写操作的的指令，指令1至指令3均为存、取数指指令，对对冯.诺曼结构构处理器器，由于于取指令令和存取取数据要要从同一一个存储储空间存存取，经经由同一一总线传传输，因因而它们们无法重重叠执行行，只有有一个完完成后再再进行下下一个。Harvard结构和冯.诺曼结构构Harvard结构数字信号号处理一一般需要要较大的的运算量量和较高高的运算算速度，为了提提高数据据吞吐量量，在数数字信号号处理器器中大多多采用哈哈佛结构构，如下下图所示示Harvard结构和冯.诺曼结构构与冯.诺曼结构构处理器器比较，哈佛结结构处理理器有两个明显显的特

7、点点：1、使用两两个独立的存储器模模块，分分别存储储指令和数据，每个存存储模块块都不允允许指令令和数据据并存；2、使用独立的两条总线线，分别别作为CPU与每个存存储器之之间的专专用通信信路径，而这两两条总线线之间毫毫无关联联。Harvard结构后来，又又提出了了改进的的哈佛结结构，如如下图所所示Harvard结构和冯.诺曼结构构其结构特特点为：1、使用两两个独立立的存储储器模块块，分别别存储指指令和数数据，每每个存储储模块都都不允许许指令和和数据并并存，以以便实现现并行处处理；2、具有一一条独立立的地址址总线和和一条独独立的数数据总线线，利用用公用地地址总线线访问两两个存储储模块（程序存存储模

8、块块和数据据存储模模块），公用数数据总线线则被用用来完成成程序存存储模块块或数据据存储模模块与CPU之间的数数据传输输；3、两条总总线由程程序存储储器和数数据存储储器分时时共用。Harvard结构和冯.诺曼结构构Harvard结构如果采用用哈佛结结构处理理以上同同样的3条存取数数指令，如下图图所示，由于取指令和存取数据据分别经由由不同的存储空间间和不同同的总线线，使得得各条指指令可以以重叠执执行，这这样，也也就克服服了数据据流传输输的瓶颈颈，提高了运运算速度度。2.3.5I/O存储器在编写源源文件时时一定要要写该器器件的配配置文件件，作为为源文件件的文件件头，如如选用AT90S8515单片机，

9、源文件件的文件件头为：#include/文件头就就是该器器件的I/O寄存器及及位地址址的定义义文件，汇编时时用到它它。在编写源源文件时时可以打打开器件件配置文文件（*.inc）查看一一下，防防止没有有器件配配置文件件头汇编编时出错错，有了了器件配配置文件件头，在在编写源源程序时时就不必必重复定定义I/O口及位地地址等。90系列单片片机所有有不同的的I/O口和外围围设备均均在I/O空间中已已经设置置好。2.3.5I/O存储器AT90S4414/8515的I/O空空间2.3.5I/O存储器AT90S4414/8515的I/O空空间2.3.5I/O存储器不同I/O和外围设设备的控控制寄存存器2.3.

10、5I/O存储器不同I/O和外围设设备的控控制寄存存器2.3.5I/O存储器不同I/O和外围设设备的控控制寄存存器2.4AVR单片机中中断系统统2.4.1中断处理理2.4.2外部中断断2.4.3中断应答答时间2.4.4MCU控制寄存存器MCUCR2.4.1中断处理理中断源是指任何何引起单单片机中中断的事事件。不不同型号号的AVR单片机，其中断断源的数数量是不不同的。AT90S8515有12个中断源源和1个复位中中断。所有中中断源都都有独立立的中断断使能位位，当相相应的使使能位和和全局中中断使能能位都置置1时，中断断才可以以发生，相应的的中断服服务程序序才会执执行。初学者可可能对中中断的理理解有限限，表中中给出这这些中断断的目的的是以后后可以便便于查询询，并非非要求记记住每个个中断源源及其名名称。AVR单片机对对于中断断的处理理是通过过相应的的中断寄存存器进行的。2.4.1中断处理理2.4.1中断处理理2.4.1中断处理理2.4.1中断处理理2.4.1中断处理理2.4.1中断处理理2.4.2外部中断断2.4.3中断应答答时间2.4.4MCU控制寄存存器MCUCR2.4.4MCU控制寄存存器MCUCR2.5AVR单片机的的节电方方式2.5AVR单片机的的节电方方式2.5AVR单片机的的节电方方式SLEEP语句应用用2.6AVR单片机定定时器/计数器的