AVR单片机嵌入式系统原理与应用实践——学习笔记

AVR单片机嵌入式系统原理与应用实践

学习笔记

1.AVR单片机的基本结构

1.1.单片机的基本组成

1.1.1.单片机的基本组成结构

单片机的基本组成单元

CPU

程序存储器 数据存储器 I/O接口

CPU与各基本单元通过芯片内的内部总线连接。

一般情况下，内部总线中的数据总线宽度（或指CPU字长）也是单片机等级的一个重要指标。

内部总线：数据总线、地址总线、控制总线。

1.1.

2.单片机的基本单元与作用

1)MCU单元

MCU单元部分包括CPU、时钟系统、复位、总线控制逻辑等电路。

CPU：

时钟和复位电路：

总线控制电路：

2)片内存储器

单片机的存储器一般分为程序存储器和数据存储器，它们往往构成互不相同的两个存储空间，分别寻址，互不干扰。

单片机的内部结构通常使用哈佛体系结构，在这种体系中采用分开的指令和数据总线以及分开的指令和数据空间，分别采用专用的总线与CPU交换，可以实现对程序和数据的同时访问，提高了CPU的执行速度和数据的吞吐量。

3)程序存储器

程序存储器用于存放嵌入式系统的应用程序。

4)数据存储器

单片机在片内集成的数据存储器一般有两类：随机存储器RAM、电可擦除存储器EEPROM。

随机存储器RAM：

电可擦除存储器EEPROM

5)输入输出端口

并行总线I/O端口：

通用数字I/O端口：

片内功能单元的I/O端口：

串行I/O通信口：

其他专用接口：

6)操作管理寄存器

管理、协调、控制、操作单片机芯片中各功能单元的使用和运行。

1.2.ATmega16单片机的组成

1.2.1.AVR单片机的内核结构

“快速访问”意味着在一个周期内执行一个完整的ALU操作。

AVR的算术逻辑单元ALU支持寄存器之间、立即数与寄存器之间的算术与逻辑运算功能，以及单一寄存器操作。每一次运算操作的结果将影响和改变状态寄存器（SREG）的值。

ALU操作

将执行结果写回目的寄存器 从寄存器组中读取两个操作数

操作数被执行

1.2.2.ATmega16的外部引脚与封装

I/O引脚共32只，分成PA、PB、PC、PD4个8位端口，它们全部是可编程控制的多功能复用的I/O引脚。

4个端口的第一功能是通用双向数字输入输出口，其中每一位都可以由指令设置为独立的输入或者输出口。

当I/O口设置为输入方式时，引脚内部还配置有上拉电阻，这个内部的上拉电阻可通过编程设置上拉有效或者上拉无效。

当I/O口设置为输出方式时，则当其输出高电平时，能够输出20mA的电流，当其输出低电平时，可以吸收40mA的电流。

芯片RESET复位后，所有的I/O口默认状态为输入方式，上拉电阻无效，即I/O 为输入高电阻的三态状态。