AVR單片機原理及應(yīng)用5-6.ppt

1、2 AVR單片機原理及應(yīng)用, 2.1 AVR單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu) 2.2 AVR單片機時鐘和復(fù)位 2.3 AVR單片機存儲器組織 2.4 AVR單片機中斷系統(tǒng) 2.5 AVR單片機的節(jié)電方式,2 AVR單片機原理及應(yīng)用, 2.6 AVR單片機定時器/計數(shù)器的使用 2.7 AVR單片機串行接口 2.8 AVR單片機模擬比較器 2.9 AVR單片機I/O端口 2.10 AVR單片機存儲器編程,2.3.3 EEPROM數(shù)據(jù)存儲器,0 x1F*0 xF（3216）字節(jié),90系列單片機包括644K字節(jié)的EEPROM存儲器。它被組織為一個分開的數(shù)據(jù)空間，這個數(shù)據(jù)空間用單字節(jié)可被讀寫。EEPROM的使用壽命至少為

2、100000次寫/擦循環(huán)。EEPROM的訪問由地址寄存器、數(shù)據(jù)寄存器、控制寄存器決定。,2.3.3 EEPROM數(shù)據(jù)存儲器,2.3.3 EEPROM數(shù)據(jù)存儲器,2.3.3 EEPROM數(shù)據(jù)存儲器,2.3.3 EEPROM數(shù)據(jù)存儲器,2.3.3 EEPROM數(shù)據(jù)存儲器,2.3.3 EEPROM數(shù)據(jù)存儲器,CodeVisionAVR C編譯器中，可以用eeprom關(guān)鍵字將全局變量分配至EEPROM中，如： eeprom int a; 也可以在定義時對變量初始化，如: eeprom int a=1; CodeVisionAVR C編譯器中還可以將數(shù)組、字符串、結(jié)構(gòu)體分配至EEPROM中，如： eep

3、rom char a4=0,1,2,3;/數(shù)組 Char eeprom *ptr_to_eeprom”this is placed in EEPROM”;/字符串 Eeprom struct a char b; int c;char e15; f; 在CodeVisionAVR C編譯器中可以直接訪問EEPROM中的全局變量，與訪問SRAM中的數(shù)據(jù)方式相同。,2.3.4 存儲器訪問和指令執(zhí)行時序,AVR CPU 由系統(tǒng)時鐘驅(qū)動，直接由芯片的外部時鐘晶振觸發(fā)，沒有使用內(nèi)部時鐘分頻。下圖為Harvard結(jié)構(gòu)和快速訪問寄存器堆概念觸發(fā)的并行指令存取和指令執(zhí)行時序。這種基本的流水線概念目的是為了獲得高

4、達每1 MIPS/MHz的效率。,Harvard結(jié)構(gòu)和馮.諾曼結(jié)構(gòu),馮諾依曼結(jié)構(gòu)又稱作普林斯頓體系結(jié)構(gòu)（Princetionarchitecture） 1945年，馮諾依曼首先提出了“存儲程序”的概念和二進制原理，后來，人們把利用這種概念和原理設(shè)計的電子計算機系統(tǒng)統(tǒng)稱為“馮.諾曼型結(jié)構(gòu)”計算機。馮.諾曼結(jié)構(gòu)的處理器使用同一個存儲器，經(jīng)由同一個總線傳輸。結(jié)構(gòu)如圖所示。 馮.諾曼結(jié)構(gòu)處理器具有以下幾個特點： 必須有一個存儲器； 必須有一個控制器； 必須有一個運算器，用于完成算術(shù)運算和邏輯運算； 必須有輸入和輸出設(shè)備，用于進行人機通信。 馮諾依曼的主要貢獻就是提出并實現(xiàn)了“存儲程序”的概念。由于指令

5、和數(shù)據(jù)都是二進制碼，指令和操作數(shù)的地址又密切相關(guān)，因此，當(dāng)初選擇這種結(jié)構(gòu)是自然的。但是，這種指令和數(shù)據(jù)共享同一總線的結(jié)構(gòu)，使得信息流的傳輸成為限制計算機性能的瓶頸，影響了數(shù)據(jù)處理速度的提高。,馮諾依曼結(jié)構(gòu)又稱作普林斯頓體系結(jié)構(gòu)（Princetionarchitecture） 在典型情況下，完成一條指令需要3個步驟，即：取指令、指令譯碼和執(zhí)行指令。從指令流的定時關(guān)系也可看出馮諾依曼結(jié)構(gòu)與哈佛結(jié)構(gòu)處理方式的差別。舉一個最簡單的對存儲器進行讀寫操作的指令，指令1至指令3均為存、取數(shù)指令，對馮.諾曼結(jié)構(gòu)處理器，由于取指令和存取數(shù)據(jù)要從同一個存儲空間存取，經(jīng)由同一總線傳輸，因而它們無法重疊執(zhí)行，只有一個

6、完成后再進行下一個。,Harvard結(jié)構(gòu)和馮.諾曼結(jié)構(gòu),Harvard結(jié)構(gòu) 數(shù)字信號處理一般需要較大的運算量和較高的運算速度，為了提高數(shù)據(jù)吞吐量，在數(shù)字信號處理器中大多采用哈佛結(jié)構(gòu)，如下圖所示,Harvard結(jié)構(gòu)和馮.諾曼結(jié)構(gòu),與馮.諾曼結(jié)構(gòu)處理器比較，哈佛結(jié)構(gòu)處理器有兩個明顯的特點： 1、使用兩個獨立的存儲器模塊，分別存儲指令和數(shù)據(jù)，每個存儲模塊都不允許指令和數(shù)據(jù)并存； 2、使用獨立的兩條總線，分別作為CPU與每個存儲器之間的專用通信路徑，而這兩條總線之間毫無關(guān)聯(lián)。,Harvard結(jié)構(gòu) 后來，又提出了改進的哈佛結(jié)構(gòu)，如下圖所示,Harvard結(jié)構(gòu)和馮.諾曼結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)特點為： 1、使用兩個獨

7、立的存儲器模塊，分別存儲指令和數(shù)據(jù)，每個存儲模塊都不允許指令和數(shù)據(jù)并存，以便實現(xiàn)并行處理； 2、具有一條獨立的地址總線和一條獨立的數(shù)據(jù)總線，利用公用地址總線訪問兩個存儲模塊（程序存儲模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊），公用數(shù)據(jù)總線則被用來完成程序存儲模塊或數(shù)據(jù)存儲模塊與CPU之間的數(shù)據(jù)傳輸； 3、兩條總線由程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分時共用。,Harvard結(jié)構(gòu)和馮.諾曼結(jié)構(gòu),Harvard結(jié)構(gòu) 如果采用哈佛結(jié)構(gòu)處理以上同樣的3條存取數(shù)指令，如下圖所示，由于取指令和存取數(shù)據(jù)分別經(jīng)由不同的存儲空間和不同的總線，使得各條指令可以重疊執(zhí)行，這樣，也就克服了數(shù)據(jù)流傳輸?shù)钠款i，提高了運算速度。,2.3.5 I/O存儲器,

8、在編寫源文件時一定要寫該器件的配置文件，作為源文件的文件頭，如選用AT90S8515單片機，源文件的文件頭為： #include /文件頭就是該器件的I/O寄存器及位地址的定義文件，匯編時用到它。,在編寫源文件時可以打開器件配置文件（*.inc）查看一下，防止沒有器件配置文件頭匯編時出錯，有了器件配置文件頭，在編寫源程序時就不必重復(fù)定義I/O口及位地址等。 90系列單片機所有不同的I/O口和外圍設(shè)備均在I/O空間中已經(jīng)設(shè)置好。,2.3.5 I/O存儲器,AT90S4414/8515的I/O空間,2.3.5 I/O存儲器,AT90S4414/8515的I/O空間,2.3.5 I/O存儲器,不同I

9、/O和外圍設(shè)備的控制寄存器,2.3.5 I/O存儲器,不同I/O和外圍設(shè)備的控制寄存器,2.3.5 I/O存儲器,不同I/O和外圍設(shè)備的控制寄存器,2.4 AVR單片機中斷系統(tǒng),2.4.1 中斷處理,2.4.2 外部中斷,2.4.3 中斷應(yīng)答時間,2.4.4 MCU控制寄存器MCUCR,2.4.1 中斷處理,中斷源是指任何引起單片機中斷的事件。不同型號的AVR單片機，其中斷源的數(shù)量是不同的。AT90S8515有12個中斷源和1個復(fù)位中斷。所有中斷源都有獨立的中斷使能位，當(dāng)相應(yīng)的使能位和全局中斷使能位都置1時，中斷才可以發(fā)生，相應(yīng)的中斷服務(wù)程序才會執(zhí)行。,初學(xué)者可能對中斷的理解有限，表中給出這些中斷的目的是以后可以便于查詢，并非要求記住每個中斷源及其名稱。 AVR單片機對于中斷的處理是通過相應(yīng)的中斷寄存器進行的。,2.4.1 中斷處理,2.4.1 中斷處理,2.4.1 中斷處理,2.4.1 中斷處理,2.4.1 中斷處理,2.4.1 中斷處理,2.4.2 外部中斷,2.4.3 中斷應(yīng)答時間,2.4.4 MCU控制寄存器MCUCR,2.4.4 MCU控制寄存器MCUCR,2.5 AVR單片機的節(jié)電方式,2.5 AVR單片機的節(jié)電方式,2.5 AVR單片機的節(jié)電方式,SLEEP 語句應(yīng)用,2.6 AVR單片機定時器/計數(shù)器的使用,2.6 AVR單片機定時器