AVR單片機原理及應用5-6.ppt

1、2 AVR單片機原理及應用, 2.1 AVR單片機內部結構 2.2 AVR單片機時鐘和復位 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、結構體分配至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)時鐘驅動，直接由芯片的外部時鐘晶振觸發(fā)，沒有使用內部時鐘分頻。下圖為Harvard結構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結構和馮.諾曼結構,馮諾依曼結構又稱作普林斯頓體系結構（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計的電子計算機系統(tǒng)統(tǒng)稱為“馮.諾曼型結構”計算機。馮.諾曼結構的處理器使用同一個存儲器，經由同一個總線傳輸。結構如圖所示。 馮.諾曼結構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，用于完成算術運算和邏輯運算； 必須有輸入和輸出設備，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，因此，當初選擇這種結構是自然的。但是，這種指令和數(shù)據(jù)共享同一總線的結構，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。,馮諾依曼結構又稱作普林斯頓體系結構（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。從指令流的定時關系也可看出馮諾依曼結構與哈佛結構處理方式的差別。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.諾曼結構處理器，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結構和馮.諾曼結構,Harvard結構 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構，如下圖所示,Harvard結構和馮.諾曼結構,與馮.諾曼結構處理器比較，哈佛結構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聯(lián)。,Harvard結構 后來，又提出了改進的哈佛結構，如下圖所示,Harvard結構和馮.諾曼結構,其結構特點為： 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結構和馮.諾曼結構,Harvard結構 如果采用哈佛結構處理以上同樣的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口和外圍設備均在I/O空間中已經設置好。,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和外圍設備的控制寄存器,2.3.5 I/O存儲器,不同I/O和外圍設備的控制寄存器,2.3.5 I/O存儲器,不同I/O和外圍設備的控制寄存器,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個復位中斷。所有中斷源都有獨立的中斷使能位，當相應的使能位和全局中斷使能位都置1時，中斷才可以發(fā)生，相應的中斷服務程序才會執(zhí)行。,初學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