ATmega16單片機的特點和內(nèi)部結(jié)構(gòu)解析

ATmega16單片機的特點和內(nèi)部結(jié)構(gòu)解析下面就總結(jié)一下AVR單片機ATmega16的主要特點：（注：括號內(nèi)有紅色*x*符號的表示文章下方會有解釋/擴展）1）采用RISC結(jié)構(gòu)的AVR內(nèi)核單片機。131條機器指令，大多數(shù)指令為單個系統(tǒng)時鐘周期執(zhí)行的指令;32個8位通用工作寄存器;全靜態(tài)工作方式（FullyStaticOperation）。（*A*）工作在16MHz時具有16MIPS的性能。（注：ATmega16L系列最大工作頻率為8MHz）;內(nèi)部配備有2個時鐘周期的硬件乘法器。2）片內(nèi)自帶大容量，非易失的程序和數(shù)據(jù)存儲器（*B*）16KB在線可編程（ISP，In-SystemProgramming）Flash程序存儲器（擦寫次數(shù)》10000），采用Bootload技術(shù)支持IAP（In-ApplicationProgramming）功能。1KB片內(nèi)SRAM數(shù)據(jù)存儲器，可以實現(xiàn)3級鎖定的程序加密;512字節(jié)片內(nèi)ISP的EEPROM數(shù)據(jù)存儲器（擦鞋次數(shù)》100000）;3）片內(nèi)含JTAG接口支持符合JTAG標(biāo)準(zhǔn)（與IEEE1149.1標(biāo)準(zhǔn)兼容）的邊界掃描功能，用于芯片檢測;支持?jǐn)U展的片內(nèi)在線調(diào)試功能;可通過JTAG接口對片內(nèi)Flash，EEPROM，熔絲位和加密鎖定位實現(xiàn)下載編程;（*C*）4）外圍接口2個帶有分別獨立和可設(shè)置預(yù)分頻的8位定時/計數(shù)器;1個帶有可設(shè)置預(yù)分頻器，具有比較，捕捉功能的16位定時/計數(shù)器;片內(nèi)含獨立振蕩器的實時時鐘RTC;4路PWM通道;8路10位ADC;面向字節(jié)的兩線接口TWI（Two—WireSerialInterface，完全兼容IIC總線硬件接口）;1個可編程，增強型全雙工，支持同步/異步通信的串行接口USART;1個可工作于主機/從機模式的SPI（SerialPeripheralInterfaceBus）串行接口（支持ISP程序下載）;片內(nèi)集成模擬比較器;（*D*）片內(nèi)含有可編程的具有獨立片內(nèi)震蕩期的看門狗定時器WDT;5）其他特點內(nèi)含上電復(fù)位電路以及可編程的掉電檢測復(fù)位電路BOD（Brown-outDetection）;片內(nèi)含有1/2/4/8MHz經(jīng)過標(biāo)定的，可校正的RC震蕩器，可作為系統(tǒng)時鐘使用;21種內(nèi)外部中斷源;（*E*）6種休眠模式（空閑模式、ADC噪聲抑制模式、省電模式、掉電模式、Standby模式以及擴展的Standby模式），支持節(jié)電方式工作;32個可編程I/O口。封裝方式有：40腳PDIP封裝，44腳TQFP封裝，與44腳的MLF封裝;（*F*）工作電壓：ATmega16L為2.7~5.5V，ATmega16為4.5~5.5V;運行速度：ATmega16L為0~8MHz，ATmega16為0~16MHz;功耗指標(biāo)：ATmega16L工作在1MHz，3V，25攝氏度時：典型功耗為1.1mA，空閑模式為0.35mA，掉電模式為《1uA;注釋A：全靜態(tài)工作方式就是時鐘停止振蕩（而且手冊中也說了工作頻率是0~8/16MHz），但是寄存器和數(shù)據(jù)存儲器（ATmega16采用的是SRAM存儲器，所以不必進(jìn)行定時刷新）的數(shù)據(jù)不會丟失。前提是你電源得存在，不然就關(guān)機了不是？注釋B：Atmega16單片機的Flash程序存儲器空間可以分為兩段：引導(dǎo)程序段（BootProgramSection）和應(yīng)用程序段（ApplicationProgramsection）。兩段的讀/寫保護(hù)可以分別通過設(shè)置對應(yīng)的鎖定位（LockBits）來實現(xiàn)。在引導(dǎo)程序段內(nèi)駐留的引導(dǎo)程序中，可以使用SPM指令實現(xiàn)對應(yīng)用程序段的寫操作（即實現(xiàn)IAP功能，使系統(tǒng)能自懂更新系統(tǒng)程序）。在AVR中，所有的存儲空間都是線型的。SRAM可以通過6種不同的尋址方式進(jìn)行訪問。（分別是：數(shù)據(jù)存儲器空間直接/間接尋址，帶后增/預(yù)減量的數(shù)據(jù)存儲器空間的寄存器間接尋址，帶位移的數(shù)據(jù)存儲器空間的寄存器間接尋址，數(shù)據(jù)存儲器空間堆棧寄存器SP間接尋址）。注釋C：熔絲是一個保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)的設(shè)計。就是在特定的引腳上加上電壓，足夠的電流，就可以燒斷里邊的這根熔絲（AVR的熔絲可以多次編程，并不是OTP熔絲），燒斷以后，片里的程序就不可以被讀出來也不能改寫了，只能用來運行。通過設(shè)定和配置AVR單片機的熔絲位，我們就可以使AVR具有不同特性的功能組合，更加適合實際的使用和學(xué)習(xí)。出廠時不同熔絲位的設(shè)定值是不同的，一定要注意區(qū)分，熔絲位的配置在AVR單片機中非常重要，配置不好可能會鎖死單片機或者不能正常工作;配置之前一定要對照datasheet手冊仔細(xì)核對準(zhǔn);一定要發(fā)篇博客總結(jié)學(xué)習(xí)下。注釋D：比較器是通過比較兩個輸入端的電流或電壓的大小，在輸出端輸出不同電壓結(jié)果的電子元件。比較器常被用于模數(shù)轉(zhuǎn)換電路中。使用AVR的模擬比較器就可以構(gòu)成ADC轉(zhuǎn)換器;AVR單片機在復(fù)位后，模擬比較器是處于允許工作狀態(tài)的。如果不使用它，就把寄存器ACSR的ACD位設(shè)置為1，以關(guān)閉模擬比較器減少電源消耗;與其相關(guān)的寄存器是SFIOR和ACSR.AVR的模擬比較器是AVR的中斷源之一;注釋E：這21個內(nèi)外部中斷源是（按優(yōu)先級排序）：AVR單片機中斷向量區(qū)向量號Flash空間地址中斷源中斷定義說明1$000RESET外部引腳電平引發(fā)的復(fù)位，上電復(fù)位，掉電檢測復(fù)位，看門狗復(fù)位，JTAGAVR復(fù)位2$002INT0外部中斷03$004INT1外部中斷14$006TIMER2COMP定時/計數(shù)器2比較匹配5$008TIMER2OVF定時/計數(shù)器2溢出6$00ATIMER1CAPT定時/計數(shù)器1事件捕捉7$00CTIMER1COMPA定時/計數(shù)器1比較匹配A8$00ETIMER1COMPB定時/計數(shù)器1比較匹配B9$010TIMER1OVF定時/計數(shù)器1溢出10$012TIMER0OVF定時/計數(shù)器0溢出11$014SPISTCSPI串行傳輸結(jié)束12$016USARTRXCUSART，接收結(jié)束13$018USARTUXREUSART，數(shù)據(jù)寄存器空14$01AUSARTTXCUSART，發(fā)送結(jié)束15$01CADCA/C轉(zhuǎn)換結(jié)束16$01EEE_RDYEEPROM就緒17$020ANA_COMP模擬比較器18$022TWI兩線串行接口19$024INT2外部中斷請求220$026TIMER0COMP定時/計數(shù)器0比較匹配21$028SPM_RDY保存程序存儲器內(nèi)容就緒中斷向量區(qū)大小=中斷源個數(shù)X每個中斷向量占據(jù)字?jǐn)?shù)其中中斷還分為可屏蔽中斷和不可屏蔽中斷（AVR中復(fù)位為唯一一個不可屏蔽的中斷）。注釋F：AVR單片機的I/O口共32個，分為4組端口，每組8個;4個端口的第一功能是通用的雙向I/O口，每位都要通過指令設(shè)置為獨立的輸入/輸出口。設(shè)置為輸入時內(nèi)部自帶有上拉電阻，這些內(nèi)部上拉可以通過編程設(shè)置為有效或者無效。當(dāng)輸出高電平時，可輸出20mA的電流，而當(dāng)輸出低電平時，可以吸收40mA的電流。因此AVR可以直接驅(qū)動數(shù)碼管和LED發(fā)光二極管。另外要注意的就是，AVR單片在復(fù)位后，所有的I/O口都是默認(rèn)為輸入方式的，上拉電阻無效，即I/O為輸入高阻的三態(tài)狀態(tài)。I/O空間為連續(xù)的