1.3 AVR单片嵌入系统

AVR单片机是ATMEL公司研制开发的一种新型单片机，它是由公司的挪威设计中心的A先生与V先生利用Flash新技术，在1997年研发出RISC精简指令集的高速8位单片机，简称AVR。

1.3.1 AVR单片机简介

基于新的精简指令RISC结构的ATMEL公司的90系列单片机。在8位微处理器市场上， AVR单片机具有最高MIPS/mw能力。AVR单片机具有高速处理能力，一个时钟周期内可执行复杂的指令，每MHz可实现1MIPS的处理能力。AVR单片机工作电压为2.7～6.0V，可以实现耗电最优化。

AVR结构单片机采用C语言编程，为了有效地开发出目标产品，对目标代码大小、性能及功耗进行优化。AVR单片机采用了大型快速存取寄存器文件和快速单周期指令。

在AVR单片机中，累加器采用的是32个通用工作寄存器。并且是执行前一条指令的时候，应先取出现行的指令，然后再执行一个周期指令。

AVR单片机采用低功率非挥发的CMOS技术，通过SPI口和一般的编程器，可以对AVR单片机的Flash存储器进行编程。

1.3.2 AVR系列单片机特点

AVR系列单片机是由Atmel公司推出的RISC单片机。RISC（精简指令系统计算机）是相对于CISC（复杂指令系统计算机）而言的。RISC选取频率最高的简单指令，避免复杂指令，把指令宽度固定，从而缩短指令周期，提高运行速度。

AVR系列单片机独具的的特点如下。

（1）具有多种I/O接口，可直接驱动继电器、LED、数码电路等器件。

（2）AVR单片机内带模拟比较器。

（3）AVR单片机片内具有独立的时钟分频器。

（4）具有休眠省电功能（POWER DOWN）及闲置（IDLE）低功耗功能。

（5）增强的高速同/异步串口与定时器/计数器及通信接口。

（6）AVR单片机内部RC振荡器、上电复位电路、看门狗电路、低电压检测电路、脉宽调制电路、多个复位源。

（7）具有硬件乘法器、独立振荡器的实时计数器RTC。

（8）AVR单片机内嵌高质量的Flash程序存储器，程序存储器擦写可达10000次以上，可支持ISP和IAP。

（9）AVR单片机硬件结构采用局部寄存器存堆，简化结构、降低成本。

（10）AVR单片机采用Harvard总线结构，吸收了DSP双总线的特点。

（11）AVR单片机具有DIP、TQFP、PLCC多种封装形式。

AVR单片机优点如下：

· 高可靠性、高保密性、功能强、高速度、低功耗；

· 低功率，采用CMOS技术；

· 片上资源丰富；

· 驱动能力强；

· 可选择型号种类多；

· 性价比高；

· 丰富的开发语言，可以采用汇编语言、C语言、Basic等高级语言。

AVR单片机技术集成多种器件和多种功能，充分体现了单片机向片上系统SoC发展的趋势。

1.3.3 AVR系列单片机

ATMEL公司的AVR单片机有三个系列的产品。为满足不同的需求和应用，ATMEL公司对AVR单片机推出了tinyAVR、low power AVR和megaAVR，分别对应低、中、高三个不同档次数十种型号的产品。

Tiny系列AVR单片机：主要有Tiny11/12/13/15/26/28等；

AT90S系列AVR单片机：主要有AT90S1200/2313/8515/8535等；

ATmega系列AVR单片机：主要有ATmega8/16/32/64/128（存储容量为8/16/32/64/128 KB）以及ATmega8515/8535等。

三个系列的所有型号的AVR单片机，指令系统兼容、内核相同。只是存储器容量、片内集成的外围接口的数量和功能略有不同。不同型号AVR单片机，有不同的引脚数目，价格各异，可以满足不同应用需求。使用者可以根据需要选择。

1.Tiny系列AVR单片机

Tiny系列AVR单片机是小封装系列，内部的资源少，可以用于低成本，小体积的场合。一般应用于家用电器控制方面，如空调、冰箱、微波炉、烟雾报警器等，如表1-1所示。

2.AT90S单片机

AT90S虽价格低廉，有其独特的功能。但从2002年以来，ATMEL公司对AVR单片机产品线进行了调整，逐步停止了性能重叠的中档AVR单片机中AT90系列的生产，而被性能更加优越的mega系列代替。如停止AT90S4414、AT90S8515等芯片的生产，用ATmega8515取代AT90S8515，ATmega8535取代AT90S8535，用ATmega8代替AT90S4433等。由于mega系列单片机的性能更加完美，使用更加方便，功能更加强大，因此，ATMEL公司今后将以mega系列作为AVR单片机的主流产品，逐步减少和停止中档AVR单片机（AT90SXXXX）的生产。目前tinyAVR和mega系列的单片机已成为了AVR的主流。

3.ATmega系列AVR单片机

ATmega是AVR单片机的系列之一，ATmega系列单片机属于AVR中的高档产品。它具备AT90所具有的特点，并在AT90的基础上有了更大的改善，增加了更多的接口功能，在省电特性、稳定性、抗干扰性、灵活性等上都有了进一步的提高。ATmega系列单片机有优越的性能，良好的性价比。

目前该系列单片机在著名的企业如海尔、科龙公司等都有广泛应用，其可靠性高、市场占有率高，因此ATmega系列得到了普及和推广。该系列的单片机引脚数最少的是ATmega8，但其功能齐全。而引脚数最多的是ATmega2560，它是至今AVR中功能最强、配置最全的一款。每一款ATmega系列AVR单片机的工作特性，如表1-2、1-3所示。

1.3.4 SHX—AVR128开发板简介

SHX—AVR128开发板是北京三恒星科技公司研发的、针对初学者所设计的一款AVR开发板。它能降低用户学习成本和加快用户快速进入单片机开发领域，提供一个帮助用户快速开始单片机学习之旅的硬件平台。本单片机实验平台提供大量的、实用的实验例程和丰富硬件资源，并提供关于如何在本实验平台上实现仿真功能的制作过程，实现板上资源仿真和对外部仿真功能。板上提供ISP接口和40Pin的锁紧座，用户可以将器件放入锁紧座中，使用ISP下载线和ISP软件实现对芯片的编程和实验，最大限度的为用户节约学习成本和加快学习速度。

1.3.5 AVR单片机的开发工具

AVR单片机的开发工具包括AVR开发板、AVR仿真器、AVR下载线。AVR单片机的开发工具由AVR单片机硬件开发工具和AVR集成软件构成。

1.AVR单片机硬件开发工具

采用的是AVR的实时在线仿真器ICE200、双龙SL-OKAVR下载开发板、SL-OKAVR开发实验器。SLAVR采用模块化设计，可灵活地组成各种硬件系统，特别适合初学者学习AVR单片机的开发工具。

2.AVR集成软件包

（1）ICE200

ICE200采用AVR专用仿真CPU与监控CPU独立设计的方案，提供各种调试手段，再现真实被仿AVR的特性。ICE200有内部仿真器的电源，支持低电压器件。ICE200的仿真软件最新版为STUDIO3.X，可以支持11种以上AVR，模拟运行其他的AVR器件，支持汇编及C高级语言。

ICE200包括一个仿真器主板、一个POD板、五块适配器板、一块诊断保护板、两根柔性印刷电缆、一根9针串行通讯电缆、一个9V直流电源。我们可以在做AVR单片机开发板时利用这种开发工具

（2）SLAVR

AVR单片机的开发工具是SLAVR，等于AVR编程器+模拟仿真器+实验器+科研样机。SLAVR采用硬件模块化设计，SLAVR的集成软件包，它包括WIN版汇编语言编译器AVRSAM、模拟仿真调试软件AVRStudio、串行下载软件AVRPROG、限时版的编译器C、不限时编译器BASCOM。

1.3.6 AVR单片机的应用

目前，由于AVR系列单片机具有的优点，在自动化装置、家用电器、仪器仪表、安全防范、计算机外部设备工业实时控制仪器仪表、通信设备、宇航设备、野外测试、汽车电子、医疗器械等领域广泛应用，AVR单片机可以适用于各种低电压、低功耗的场合。

· 空调控制板；

· 打印机控制板；

· 智能电表；

· 智能手电筒；

· LED控制屏；

· 医疗设备的医用臭氧治疗仪；

· GPS；

· 烟雾探测器；

· 测量转速的仪表；

· 频率调节器。