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© 庭院深深深几许 金牌黑马   /  2019-5-13 09:14  /  132 人查看  /  0 人回复  /   0 人收藏 转载请遵从CC协议 禁止商业使用本文

  单片机分为很多种,有什么avr单片机,stm32单片机等,随着单片机被广泛的使用,这些都是在单片机学习中需要接触的,有很多人问我:对于avr单片机编程来说,学习这个的时候很是迷茫,死活入不了门,到底avr单片机编程如何入门,这里就让我这个老鸟教会你。
  首先要知道,avr单片机是什么?不然不了解这个,那接下来的学习也是白瞎,AVR单片机是1997年由ATMEL公司研发出的增强型内置Flash的RISC(Reduced Instruction Set CPU) 精简指令集高速8位单片机。可以广泛应用于计算机外部设备、工业实时控制、仪器仪表、通讯设备、家用电器等各个领域。
  AVR单片机特点(ATmega16):
  1、131条机器指令,且大多数指令的执行时间为单个系统时钟周期;
  2、32个8位通用工作寄存器;
  3、工作在16MHz时具有16MIPS的性能;
  4、配备只需要2个时钟周期的硬件乘法器。
  AVR单片机优势:
  AVR单片机是Atmel公司推出的较为新颖的单片机,其显著的特点为高性能、高速度、低功耗。它取消机器周期,以时钟周期为指令周期,实行流水作 业。AVR单片机指令以字为单位,且大部分指令都为单周期指令。而单周期既可执行本指令功能,同时完成下一条指令的读取。通常时钟频率用4~8MHz,故 最短指令执行时间为250~125ns。
  了解了这些,那接下来就通过一系列的实例,让你对avr单片机了解透彻
  系统时钟:
  ATmega16的片内含有4种频率(1/2/4/8M)的RC振荡源,可直接作为系统的工作时钟使用。同时片内还设有一个由反向放大器所构成的OSC(Oscillator)振荡电路,外围引脚XTAL1和XTAL2分别为OSC振荡电路的输入端和输出端,用于外接石英晶体等,构成高精度的或其它标称频率的系统时钟系统。
  为ATmega16提供系统时钟源时,有三种主要的选择:(1)直接使用片内的1/2/4/8M的RC振荡源;(2)在引脚XTAL1和XTAL2上外接由石英晶体和电容组成的谐振回路,配合片内的OSC(Oscillator)振荡电路构成的振荡源;(3)直接使用外部的时钟源输出的脉冲信号。方式2和方式3的电路连接见图2-6(a)和2-6(b)。

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  内部看门狗:
  在AVR片内还集成了一个1MHz独立的时钟电路,它仅供片内的看门狗定时器(WDT)使用。因此,AVR片内的WDT是独立硬件形式的看门狗,使用AVR可以省掉外部的WDT芯片。使用WDT可以有效的提高系统的可靠行。
  avr单片机的工作流程:
  AVR CPU的工作是由系统时钟直接驱动的,在片内不再进行分频。图2-7所示为Harvard结构和快速访问寄存器组的并行指令存取和指令执行时序。CPU在启动后第一个时钟周期T1取出第一条指令,在T2周期便执行取出的指令,并同时又取出第二条指令,依次进行。这种基于流水线形式的取指方式,使AVR可以以非常高的速度执行指令,获得高达1MIPS/MHz的效率。
  存储器:
  所有的I/O寄存器可以通过IN(I/O口输入)和OUT(输出到I/O口)指令访问,这些指令是在32个通用寄存器与I/O寄存器空间之间传输交换数据,指令周期为1个时钟周期。此外,I/O寄存器地址范围在$00-$1F之间的寄存器(前32个)还可通过指令实现bit位操作和bit位判断跳转。SBI(I/O寄存器中指定位置1)和CBI(I/O寄存器中指定位清零)指令可直接对I/O寄存器中的每一位进行位操作。使用SBIS(I/O寄存器中指定位为1跳行)和SBIC(I/O寄存器中指定位为0跳行)指令能够对这些I/O寄存器中的每一位的值进行检验判断,实现跳过一条指令执行下一条指令的跳转。
  在I/O寄存器专用指令IN、OUT、SBI、CBI、SBIS和SBIC中使用I/O寄存器地址$OO~$3F。
  当以SRAM方式寻址I/0寄存器时,必须将该其地址加上$0020,映射成在数据存储器空间的地址。
  两个重要的寄存器:状态寄存器SREG和堆栈指针寄存器SP
  堆栈是数据结构中所使用的专用名词,它是由一块连续的SRAM空间和一个堆栈指针寄存器组成,主要应用于快速便捷的保存临时数据、局部变量和中断调用或子程序调用的返回地址。堆栈在系统程序的设计和运行中起者非常重要的作用,只要程序中使用了中断和子程序调用,就必须正确的设置堆栈指针寄存器SP,在SRAM空间建立堆栈区。
  处在I/O地址空间的$3E($005E)和$3D($005D)的两个8位寄存器构成了AVR单片机的16位堆栈指针寄存器SP。AVR单片机复位后堆栈寄存器的初始值为SPH=$00、SPL=$00,因此建议用户程序必须首先对堆栈指针寄存器SP进行初始化设置。
  AVR的堆栈区是建立在SRAM空间的,16位的SP寄存器可以寻址的空间为64K。
  由于AVR的堆栈是向下增长的,即新数据进入堆栈时栈顶指针的数据将减小(注意:这里与51不同,51的堆栈是向上增长的,即进栈操作时栈顶指针的数据将增加),所以尽管原则上堆栈可以在SRAM的任何区域中,但通常初始化时将SP的指针设在SRAM最高处。
  对于具体的ATmega16芯片,堆栈指针必须指向高于$0060的SRAM 地址空间,因为低于$0060的区域为寄存器空间。ATmega16片内集成有1K的SRAM,不支持外部扩展SRAM,所以堆栈指针寄存器SP的初始值应设在SRAM的最高端:$045F处。
  根据上面所讲述,AVR的SP堆栈指针寄存器指示了在数据SRAM中堆栈区域的栈顶地址,一些临时数据、局部变量,以及子程序返回地址和中断返回地址将被放置在堆栈区域中。在数据SRAM中,该堆栈空间的顶部地址必须在系统程序初始化时由初始化程序定义和设置。
  当执行PUSH指令,一个字节的数据被压入堆栈,堆栈指针(SP中的数据)将自动减1;当执行子程序调用指令CALL或CPU响应中断时,硬件会自动把返回地址(16位数据)压入堆栈中,同时将堆栈指针自动减2。反之,当执行POP指令,从堆栈顶部弹出一个字节的数据,堆栈指针将自动加1;当执行从子程序RET返回或从中断RETI返回指令时,返回地址将从堆栈顶部弹出,堆栈指针自动加2。
  通过这些原理及实例,你是否对avr单片机编程有了更深入的了解呢,其实avr单片机学习并不难,只要你认真去学,把每一步每一个流程都掌握透彻,那你就在avr单片机编程方面就已经入门了,这些你是否get到了呢?
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