AVR單片機應(yīng)用開發(fā)經(jīng)驗

AVR與傳統(tǒng)類型的相比,除了必須能實現(xiàn)原來的一些基本的功能,其在結(jié)構(gòu)體系、功能部件、性能和可靠性等多方面有很大的提高和改善。

但使用更好的器件只是為設(shè)計實現(xiàn)一個好的系統(tǒng)創(chuàng)造了一個好的基礎(chǔ)和可能性,如果還采用和沿襲以前傳統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計思想和方法的話,是不能用好AVR的,甚至也不能真正的了解AVR的特點和長處。

功能越好的器件,需要具備更高技術(shù)和能力的人來使用和駕馭它。就象一部好的F1賽車,只有具備高超技術(shù)的駕駛員才能充分體會到車的特點,并能最大限度的發(fā)揮出車的性能。

AVR具有上手入門快,開發(fā)方便簡單的特點,但要充分體會和發(fā)揮AVR的優(yōu)點,還需要應(yīng)用工程師本身的硬軟件設(shè)計開發(fā)能力的不斷學習、實踐提高。

“外行看熱鬧,內(nèi)行看門道”,對于有一定基礎(chǔ)的嵌入式和系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)的工程師,不妨先簡單嘗試一下AVR。

開發(fā)環(huán)境與工具：PC+下載線+實際的系統(tǒng)板

PC上的開發(fā)軟件：

AVR Studio（）匯編+匯編調(diào)試+高級語言調(diào)試+軟件仿真

ICC、CVAVR、BASCOM-AVR 高級語言程序開發(fā)+程序下載。其中一個購買正版全功能,作為主要的開發(fā)環(huán)境,其它使用版,作為輔助及參考。

AVR ISP下載線：

and + and ISP programmer。通過PC的打印機口,采用ISP技術(shù)將系統(tǒng)運行代碼（HEX、BIN）和數(shù)據(jù)寫入AVR芯片的和中,編程AVR的配置熔絲位和加密位。支持決大多數(shù)的AVR芯片、以及的51兼容芯片89S8252、等。在ICC、CVAVR、BASCOM-AVR、BASCOM-8051中都內(nèi)含對該下載線的支持程序。免費專用的下載程序：SLISP、PonyProg2000等。

盡量不使用仿真器的建議：

在開發(fā)和調(diào)試系統(tǒng)程序時,有許多人完全依賴于仿真器,一旦離開了仿真器時就感覺無從下手。其實,由于AVR的存貯器可方便的使用ISP技術(shù)在線的多次擦寫,因此建議盡量不使用（依賴）仿真器來開發(fā)和調(diào)試程序。

在實際開發(fā)過程中,程序的調(diào)試可以從下幾方面入手：

現(xiàn)在的高級語言編譯器（如C編譯器）可以產(chǎn)生效率很高的機器代碼,因此建議大家盡量使用高級語言編寫系統(tǒng)程序。

使用公司提供AVR Studio軟件模擬仿真環(huán)境,以及的軟件模擬仿真環(huán)境（BASCOM-AVR）。

盡可能使用高級語言編寫系統(tǒng)程序。

利用目標板上的、或異步串口。見附件“沒有仿真器的情況下如何開發(fā)AVR”的介紹。

提高硬件設(shè)計的合理性：

盡量合理和充分使用AVR片內(nèi)的資源,如、A/D、內(nèi)部的RC振蕩源。

盡量采用串口通信連接的外圍器件,大容量的存儲器、控制器、打印機、不用8279（+鍵盤）而使用7279等。除了必須外擴RAM（如語音和圖象）,一般不提倡使用并行擴展（573+譯碼電路）,減小硬件和連線以及板上錯誤的出現(xiàn)概率,同時也提高了系統(tǒng)的可靠性。并行擴展向串行擴展是發(fā)展趨勢。現(xiàn)在有大量的新的外圍器件采用高速的串行接口,如A/D、D/A、RTC、存儲器等。

盡量使用以及在目標板上預留ISP程序下載接口,或使用IAP技術(shù)。

優(yōu)點：ISP接口與I/O的兼容性比JETAG好。

缺點：不能在線調(diào)試

注意和掌握AVR配置熔絲位的使用：

. 系統(tǒng)晶振的選擇

.BOD的使用

.啟動延時.的PC6引腳,RESET與通用I/O的轉(zhuǎn)換

.JETAG接口和通用I/O的轉(zhuǎn)換

.啟動向量的轉(zhuǎn)換,BOOT-LOAT區(qū)大小的設(shè)置

提高硬件可靠性的考慮:

.盡量采用片內(nèi)晶體、采用低頻率的系統(tǒng)時鐘、的輸出小幅度。

.選擇合適的啟動延時參數(shù)

.使用BOD、片內(nèi)的看門狗

.合理休眠方式的使用

.不用I/O口設(shè)定輸出低電平

.利用內(nèi)部的和寄存器MCUCSR判斷復位標志,進行不同的處理

提高軟件設(shè)計的能力和水平:

盡量合理采用高級語言設(shè)計編寫系統(tǒng)程序。有許多人認為使用匯編寫程序比較精簡,而用高級語言開發(fā)會浪費很多程序空間,其實這是一種誤解。對一個有經(jīng)驗的,而且非常熟悉某種的匯編高手而言,他是能寫出比高級語言更精簡的代碼。而對匯編不是很熟的開發(fā)者、或突然更換了一種新的單片機,您能保證一定可以寫出比高級語言更簡練的代碼嗎？

高級語言的優(yōu)越性是匯編語言不能比的：

.程序移植方便

.程序的堅固性

.數(shù)學運算的支持

.條理清晰的結(jié)構(gòu)化編程,程序的可維護性。

.可協(xié)同開發(fā)軟件,開發(fā)周期短。

現(xiàn)在的高級語言編譯器（如C編譯器）已可以產(chǎn)生代碼效率很高的機器代碼,因此建議大家能用高級語言實現(xiàn)的程序盡可能使用高級語言寫,在對速度和時序要求特嚴的場合可以采用混合編程的方法來解決。

更深入和全面的掌握各種串行通信協(xié)議的規(guī)程:

嵌入式系統(tǒng)目前以大量的使用串行接口外圍芯片和各種通信接口,如、兩線（I2C）、三線（SPI）、單總線、USB、CAN、TCP/IP等。開發(fā)人員和程序員應(yīng)了解低層協(xié)議,熟悉硬件怎樣和如何實現(xiàn)低層協(xié)議,如何定義可靠的上層應(yīng)用協(xié)議,以及低層協(xié)議驅(qū)動同上層應(yīng)用協(xié)議之間的接口設(shè)計（中間層軟件的實現(xiàn)）等。

硬件工程師的軟件編寫能力要提高,采用標準程序編寫方式、完善的軟件整體框架的設(shè)計、良好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和程序結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。（計算機軟件專業(yè)的程序設(shè)計員對硬件不熟悉、大部分是在操作系統(tǒng)支持下編寫軟件,對低層接口和協(xié)議的驅(qū)動層以及接口也不了解,往往也編寫不出好的單片機系統(tǒng)程序。）

通信接口的編寫應(yīng)盡量

.采用中斷+緩沖區(qū),

.分層+結(jié)構(gòu)化設(shè)計,

.盡量不使用輪循方式(降低AVR的效率)。參見URAT（）驅(qū)動+中間層軟件示例。

采用好的系統(tǒng)設(shè)計模式：

盡量不使用傳統(tǒng)的前后臺（中斷）系統(tǒng)設(shè)計模式,任務(wù)之間相互影響和干擾,無法操作。如設(shè)計一個采用動態(tài)掃描方式驅(qū)動的8位顯示+動態(tài)掃描的4*4矩陣鍵盤。

采用TimeTip+狀態(tài)機設(shè)計+結(jié)構(gòu),實現(xiàn)多任務(wù)并行運行系統(tǒng)設(shè)計方法?；驎r間觸發(fā)式的系統(tǒng)設(shè)計。（見：《時間觸發(fā)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計模式》中國電力出版社 2004.6）

移植小型嵌入式操作系統(tǒng),如UCOS-II。在網(wǎng)上有些免費的基于AVR的簡潔的操作系統(tǒng)。

提高C語言的編程能力和軟件應(yīng)用水平：

悉和用好C中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體、指針應(yīng)用、內(nèi)存管理等較高級的應(yīng)用。

熟悉和了解你所使用的高級語言開發(fā)平臺的特點。這些平臺是針對某一類處理器的,包含許多特殊的不兼容的語句和擴展的結(jié)構(gòu)、語句、函數(shù)等。盡管使用方便,但由于其不透明性和時間的不確定性,因此要合理使用。如C中的getchar()、putchar()等。AVR有多個開發(fā)平臺,每個都有其特點和不足。能夠使用這些平臺,相互互補,能夠提高開發(fā)效率。如通過ICC、CVAVR的程序生成器CodeWizard學習和了解AVR的硬件設(shè)置,簡化計算,快速的生成程序基本模塊,如“一個URAT（）低層驅(qū)動+中間層軟件示例”。