AVR單片機(jī)編程一般采用怎樣的方式？

AVR單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)采取8位機(jī)與16位機(jī)的折中策略，即采用局部寄存器存堆(32個(gè)寄存器文件)和單體高速輸入/輸出的方案(即輸入捕獲寄存器、輸出比較匹配寄存器及相應(yīng)控制邏輯)。提高了指令執(zhí)行速度(1Mips/MHz)，克服了瓶頸現(xiàn)象，增強(qiáng)了功能;同時(shí)又減少了對(duì)外設(shè)管理的開(kāi)銷(xiāo)，相對(duì)簡(jiǎn)化了硬件結(jié)構(gòu)，降低了成本。故AVR單片機(jī)在軟/硬件開(kāi)銷(xiāo)、速度、性能和成本諸多方面取得了優(yōu)化平衡，是高性價(jià)比的單片機(jī)。

ISP是In System Program的縮寫(xiě)，意思是在系統(tǒng)編程。目前的AVR芯片基本上都具備ISP接口，可通過(guò)ISP接口進(jìn)行編程。它一共使用了兩條電源線：VCC、GND，三條信號(hào)線：SCK、MOSI、MISO，以及復(fù)位線：RESET。由于僅僅使用了幾條數(shù)據(jù)線，所以我們亦常將其稱為串行編程。值得注意的是，雖然下載器端使用的信號(hào)線名為SCK、MOSI、MISO，但AVR MCU的信號(hào)端不一定是名為SCK、MOSI、MISO。AVR的串行編程方式有很多種，如：

(1)STK200/STK300：并口下載器多采用該燒寫(xiě)方式，最早期的一種燒寫(xiě)方式，支持型號(hào)少，燒寫(xiě)速度低，不支持AVR Studio。

(2)STK500：ATMEL最推薦的編程方式，由于采用ATMEL官方的STK500固件，使得它可燒寫(xiě)全系列AVR(若對(duì)固件進(jìn)行升級(jí)亦可支持未來(lái)的AVR型號(hào))，燒寫(xiě)速度非常快，支持AVR Studio。

(3)AVRISP(準(zhǔn)STK500)：由于采用ATMEL官方的STK500固件，使得它可燒寫(xiě)大部分AVR(若對(duì)固件進(jìn)行升級(jí)亦可支持未來(lái)的AVR型號(hào))，燒寫(xiě)速度非常快，支持AVR Studio。

(4)AVRISPmkII：由于采用ATMEL官方的AVRISPmkII固件，使得它可燒寫(xiě)大部分AVR(若對(duì)固件進(jìn)行升級(jí)亦可支持未來(lái)的AVR型號(hào))，燒寫(xiě)速度非?？?，支持AVR Studio。

(5)當(dāng)然還有其它的ISP方式，但已經(jīng)那些均不是最為常見(jiàn)的串行編程方式，在此不在作一一介紹。

(2)高壓/并行編程。

AVR的高壓編程/并行編程，實(shí)際上是更早出現(xiàn)的編程方法，它功能強(qiáng)大，但需要：

1)連接較多的引腳(故稱“并行編程”)

2)使用12V電壓(故稱“高壓編程”)

聯(lián)合起來(lái)一般叫高壓/并行編程。實(shí)際上，有些編程是高壓/串行編程，如Attiny13。(Attiny13端口非常少)高壓/并行編程(理論上)能修復(fù)任何熔絲位，例如：

1)Attiny13/24/2313、Atmega8/48/88/168等AVR的RESET端口與IO端口是共用的，由于這類(lèi)AVR的引腳一般較少，(如Attiny13僅有6個(gè)IO口)，經(jīng)常出現(xiàn)IO不夠用的情況，需要將RESET端口設(shè)置為IO端口使用，然而，一旦將RESET設(shè)置為IO，便無(wú)法再進(jìn)行ISP編程了，更無(wú)法使用ISP恢復(fù)RESET功能，因?yàn)镮SP編程需要RESET功能。然而，這種情況下，使用高壓/并行編程，可以恢復(fù)RESET功能，(注意：RESET端口與IO端口是共用的AVR，具備debugWIRE功能，“dW”熔絲位必須為啟動(dòng)狀態(tài))因?yàn)楦邏?并行編程不需要RESET功能。

2)當(dāng)設(shè)置錯(cuò)了熔絲位導(dǎo)致芯片鎖死，這種情況下，使用高壓/并行編程，可恢復(fù)熔絲位。

AVR單片機(jī)吸取了PIC及8051等單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，改進(jìn)：

1、程序存儲(chǔ)器為價(jià)格低廉、可擦寫(xiě)1萬(wàn)次以上、指令長(zhǎng)度單元為16位(字)的FlashROM(即程序存儲(chǔ)器寬度為16位，按8位字節(jié)計(jì)算時(shí)應(yīng)乘2)。而數(shù)據(jù)存貯器為8位。因此AVR還是屬于8位單片機(jī)。

2、采用CMOS技術(shù)和RISC架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)高速(50ns)、低功耗(μA)、具有SLEEP(休眠)功能。AVR的一條指令執(zhí)行速度可達(dá)50ns(20MHz)，而耗電則在1uA～2.5mA間。AVR采用Harvard結(jié)構(gòu)，以及一級(jí)流水線的預(yù)取指令功能，即對(duì)程序的讀取和數(shù)據(jù)的操作使用不同的數(shù)據(jù)總線，因此，當(dāng)執(zhí)行某一指令時(shí)，下一指令被預(yù)先從程序存儲(chǔ)器中取出，這使得指令可以在每一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)被執(zhí)行。

3、工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。具有大電流10～20mA(輸出電流)或40mA(吸電流)的特點(diǎn)，可直接驅(qū)動(dòng)LED、SSR或繼電器。有看門(mén)狗定時(shí)器(WDT)安全保護(hù)，可防止程序走飛，提高產(chǎn)品的抗干擾能力。

4、通用數(shù)字I/O口的輸入輸出特性與PIC的HI/LOW輸出及三態(tài)高阻抗HI-Z輸入類(lèi)同，同時(shí)可設(shè)定類(lèi)同與8051結(jié)構(gòu)內(nèi)部有上拉電阻的輸入端功能，便于作為各種應(yīng)用特性所需(多功能I/O口)，AVR的I/O口是真正的I/O口，能正確反映I/O口的輸入/輸出的真實(shí)情況。

5、像8051一樣，有多個(gè)固定中斷向量入口地址，可快速響應(yīng)中斷，而不是像PIC一樣所有中斷都在同一向量地址，需要以程序判別后才可響應(yīng)，這會(huì)浪費(fèi)且失去控制時(shí)機(jī)的最隹機(jī)會(huì)。

AVR單片機(jī)內(nèi)嵌高質(zhì)量的Flash程序存儲(chǔ)器，擦寫(xiě)方便，支持ISP和IAP，便于產(chǎn)品的調(diào)試、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、更新。內(nèi)嵌長(zhǎng)壽命的EEProm可長(zhǎng)期保存關(guān)鍵數(shù)據(jù)，避免斷電丟失。片內(nèi)大容量的RAM不僅能滿足一般場(chǎng)合的使用，同時(shí)也更有效的支持使用高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)系統(tǒng)程序，并可像MCS-51單片機(jī)那樣擴(kuò)展外部RAM。