電子技術(shù)的迅猛發(fā)展,尤其單片機更廣泛地應(yīng)用于軍事、工業(yè)、家用電器、智能玩具、便攜式智能儀表等領(lǐng)域,使產(chǎn)品功能、精度和質(zhì)量大幅度提高,電路簡單、故障率低、可靠性高且成本低廉。ATMEL公司把51內(nèi)核與其擅長的FLASH制造技術(shù)相結(jié)合,推出可重復(fù)擦寫1000次以上低功耗的89C51/52/1051/2051等產(chǎn)品,取代其它8751系列,稱霸單片機市場數(shù)年。于1997年,由ATMEL挪威設(shè)計中心的A先生與V先生,利用ATMEL的FLASH新技術(shù), 共同研發(fā)RISC(Reduced Instruction Set CPU) 精簡指令集高速嵌入式8位單片機,簡稱AVR。
學(xué)習(xí)單片機為什么選用AVR單片機?
一、進入AVR單片機門檻低--一線打天下!
1. 反復(fù)擦寫,無報廢產(chǎn)品。AVR單片機的程序存儲器是用FLASH(閃爍存儲器--像閃電一樣快或稱快速擦寫) 構(gòu)成的,可擦寫1000次以上,新工藝AVR器件, 程序存儲器擦寫可達1萬次以上,不再有報廢品產(chǎn)生。有的單片機,只能燒錄一次, 不能更改, 燒錄錯了產(chǎn)品就報廢。
2. 有多種編程方式。AVR程序?qū)懭肟梢圆⑿袑懭?用萬用編程序器),也可用串行ISP(通過PC機RS232口或打印口)在線編程擦寫。也就是說可以不必將IC芯片拆下拿到萬用編程上擦寫,而可直接在電路板上進行程序修改、燒錄等操作,方便產(chǎn)品升級。ISP、JTAG這是今后單片機編程的發(fā)展方向 。
有的AVR單片機具有Boot區(qū), Boot區(qū)內(nèi)可以建立自己的管理監(jiān)控,---可以對自己進行編程管理,這些芯片如:ATmega8/16/32/64/128,ATmega8515/8535等器件。寫入新軟件時無需外部器件,通過任何接口都可以進行編程(并行編程器、ISP、JTGA、 UART 、自編程) 。
作為青少年學(xué)習(xí)AVR單片機可使用ISP在線下載編程(即把PC機上編譯好的程序?qū)懙絾纹瑱C的程序存儲器中)方式, 即不需購買仿真器、編程器、擦抹器、芯片適配器等就可搞所有AVR單片機的開發(fā)應(yīng)用, 這就能節(jié)省很多開發(fā)費用。如果有條件,只需化很少錢自己也可焊接一條ISP下載線, 則可一線打天下(開發(fā)所有的AVR單片機)。
3. 有多種免費編程語言供選擇。青少年學(xué)習(xí)單片機用什么語言編程也是至關(guān)重要。有一種臺灣及國產(chǎn)的用宏指令方法設(shè)計的單片機學(xué)習(xí)板,優(yōu)點:簡單易學(xué),適合小學(xué)生用;缺點:不可搞復(fù)雜控制,與大專院校學(xué)習(xí)單片機知識不銜接,又要從頭開始學(xué)習(xí), 人們稱這是不論不類的語言,與現(xiàn)實社會科研應(yīng)用不能接軌。
ATMEL公司提供AVR單片機的集成環(huán)境匯編級開發(fā)調(diào)試軟件是免費的, 軟件模擬調(diào)試功能也是相當(dāng)強大, 對單片機初學(xué)者可節(jié)省購買硬件仿真器的一大筆錢。 高級C語言,ICC AVR C 編譯器 支持無SRAM器件;增加組軟件模塊;Icc DEMO版30天是完全版, 30天后轉(zhuǎn)限2KB版, 作為AVR單片機入門學(xué)習(xí)已足夠了。還有其他高級語言供選擇: IAR AVR C編譯器 編譯器與AVR同步設(shè)計,支持C和EC++ ,DEMO版只生成調(diào)試文件; Code Vision AVR C編譯器 有軟件模塊,DEMO版為限2KB版; GNU C編譯器, 網(wǎng)友聯(lián)盟自由免費版; BASCOM-AVR DEMO版為限2KB版。雙龍將組織相應(yīng)軟件應(yīng)用中文書籍出版。
4. 有多種器件供選擇。AVR單片機系列齊全,可適用于各種不同場合的要。AVR有三個檔次:
低檔tiny系列AVR單片機: 主要有tiny11/12/15/26/28等;
中檔AT90S系列AVR 單片機: 主要有AT90S1200/2313/8515/8535等;
高檔ATmega系列AVR單片機: 主要有ATmega8/16/32/64/128,ATmega8515/8535等。
AVR器件價格從幾元到近百元, 引腳從8腳到64腳, 還有各種不同封裝供選擇。
5. 有多種開發(fā)實驗器配合你學(xué)習(xí)開發(fā)。雙龍電子的散件組裝SL-DIY02-1 AVR單片機積木化開發(fā)實驗器, 提供了一個廉價的學(xué)習(xí)AVR單片機的軟件、硬件開發(fā)平臺, 通過自己組裝單片機實驗器硬件,只要接上PC機及5伏直流電源, 他什么事都能做, 是青少年參加電子大獎賽的廉價工具及助手。雙龍電子還有各種配套積木化應(yīng)用板供選擇:SL-DIY02-2組態(tài)開發(fā)板, SL-DIY02-3帶A/D開發(fā)實驗板, SL-DIY02-4整流穩(wěn)壓電源板,SL-DIY02-5萬通實驗板, SL-DIY02-7電機驅(qū)板,SL-DIY02-8通信顯示板。SL-DIY02-6機器人板(含驅(qū)動、探測、整流穩(wěn)壓、遙控接口) ;還有各種開發(fā)實驗器、仿真器供選擇。SL-AVR/SL-AVR+/SL-AVRAD/SL-MEGA8開發(fā)實驗器, 以上開發(fā)實驗器均有相應(yīng)書籍由出版社出版。硬件仿真器有ICE-200,JTAG ICE。
二、AVR是屬高速單片機
1. 一個時鐘周期執(zhí)行一條指令。AVR是高速單片機!硬件應(yīng)用哈佛(Harward)結(jié)構(gòu),具有預(yù)取指令功能, 即在執(zhí)行一條指令時, 預(yù)先把下一條指令己取進來,使得指令可以在一個時鐘周期內(nèi)執(zhí)行。
2. 多累加器型、數(shù)據(jù)處理速度快。超功能精簡指令!具有32個通用工作寄存器, 相當(dāng)于有32條立交橋, 可以快速通行。相當(dāng)多的單片機只有一個累加器, 就像一條獨木橋,什么事都要通過累加器, 真是又累又慢,吃力不討好,速度快不了。AVR單片機系列中有128B到4KB的SRAM靜態(tài)隨機數(shù)據(jù)存儲器,可靈活使用指令運算, 存放數(shù)據(jù)。
3. 中斷響應(yīng)速度快。AVR像8051一樣,有多個固定中斷向量入口地址,可快速響應(yīng)中斷。而PIC只有一個中斷入口,要查詢后才能響應(yīng)中斷,失去了最佳響應(yīng)中斷時間。
4. 高級C語言編程效率高。從高級語言C代碼完成同一任務(wù)實例比較, 8 MHz AVR 速度要相當(dāng)224 MHz 80C51,AVR比80C51快28倍。
看各種單片機性能比較:
68HC11：代碼效率高，但是處理能力只有AVR的1/10，功耗卻高 2.5倍
PIC 速度快, 但是在相同功耗下AVR性能比其高3.5倍
三、AVR是低功耗單片機
具有休眠省電功能(POWER DOWN)及閑置(IDLE)低功耗功能。一般耗電在1～2.5mA,典型功耗情況,WDT關(guān)閉時為100nA,更適用于電池供電的應(yīng)用設(shè)備。
四、高度保密(LOCK), 可保護你的科研成果!
–不可破解的位加密鎖LOCK bit技術(shù);
–不象有的單片機那樣可通過電子顯微鏡看到保密位方式破解
–FLASH保密位單元深藏于芯片內(nèi)部, 無法用電子顯微鏡看到保密位;
–可多次燒寫的FLASH且具有多重密碼保護鎖死(LOCK)功能,因此可快速完成產(chǎn)品商品化,并可多次更改程序(產(chǎn)品升級)而不必浪費IC芯片或電路板,大大提高產(chǎn)品質(zhì)量及競爭力。
五、I/O口功能強、驅(qū)動能力大
AVR的I/O口是真正的I/O口,能正確反映I/O口輸入/輸出的真實情況。I/O口有輸入/輸出, 三態(tài)高阻輸入,也可設(shè)定內(nèi)部拉高電阻作輸入端的功能,便于作各種應(yīng)用特性所需(多功能I/O口) 。工業(yè)級產(chǎn)品!具有大電流(灌電流)10～40mA,可直接驅(qū)動可控硅SSR或繼電器, 節(jié)省了外圍驅(qū)動器件。
六、具有A/D轉(zhuǎn)換電路, 可作數(shù)據(jù)采集閉環(huán)控制
AVR內(nèi)帶模擬比較器,I/O口可作A/D轉(zhuǎn)換用,可組成廉價的A/D轉(zhuǎn)換器。AT90S4434/8535具有8路10位A/D;AT90S2333/4433具有6路10位A/D;功能更強的ATMEGA128有FLASH 128KB,EEPROM 4KB,RAM 4KB,I/O端口48個,中斷源16個 ,外中斷8個,SPI,UART,8路10位A/D,ISP。
七、有的AVR單片機可組成零外設(shè)元件單片機系統(tǒng)
AT90S1200/2343/ATtiny15/ATmega8等部分AVR器件具有內(nèi)部RC振蕩器,1-8MHz的工作頻率,使該類單片機成為無外加元器件即可工作,就是一片芯片,可謂簡單方便又省錢,作加密器件使用更妙。
八、單片機工作可靠性強
可重設(shè)啟動復(fù)位。AVR系列有內(nèi)部電源開關(guān)啟動計數(shù)器,可將低電平復(fù)位(/RESET)直接接到Vcc端。當(dāng)電源開時,由于利用內(nèi)部RC的看門狗定時器,可延遲MCU啟動執(zhí)行程序。這種延時使I/O口穩(wěn)定后執(zhí)行程序,以提高單片機工作可靠性。有的AVR單片機還有復(fù)位電壓調(diào)節(jié)功能供選擇, 適用于單片機使用不同電源電壓的場合。有看門狗定時器(WDT),安全保護,防止程序走亂(飛),提了高產(chǎn)品的抗干擾能力。
工作電壓范圍寬(2.7～6.0V),電源抗干擾性強。 AT90LXX為低電壓器件(2.7～6.0V), AT90SXX電壓為 (4.0～6.0V),最低器件ATTINY12己到1.8V ～ 5.5V。
九、有功能強大的計數(shù)器/定時器
C/T計數(shù)器/定時器,有8位和16位,可作比較器;計數(shù)器外部中斷和PWM(也可當(dāng)D/A)用于控制輸出,有的有3-4個PWM,作電機無級調(diào)速是理想器件。
十、有異步、同步串行通訊接口
有串行異步通訊UART接口,不占用定時器和SPI同步傳輸功能,因其高速故可以工作在一般標(biāo)準(zhǔn)整數(shù)頻率,而波特率可達576K。
十一、AT90S4414/AT90S8515具有可擴展外部數(shù)據(jù)存儲器達64KB。
它們的引腳排列及功能與8051相似,即可替代替8051系列單片機(8751或8752)的應(yīng)用系統(tǒng)。僅差復(fù)位電平,只需對調(diào)復(fù)位電阻、電容位置。還增加很多新功能,WDT,A/D,PWM等
十二、 并具有較大容量、可擦寫10萬次的EEPROM,對掉電后數(shù)據(jù)保存帶來方便,來電后能記住掉電時的工作狀態(tài),EEPROM(64B～4KB) 。
十三、 ATmega16/32/64/128等單片機,還具有JTAG邊界掃描(芯片內(nèi)部功能檢測)、仿真、編程功能, 大大降低了單片機開發(fā)成本。
