[工学]AVR单片机的基本结构.ppt

AVR系列单片机所有I/O口及外围接口的功能和配置均通过I/O寄存器的进行设置和使用。CPU访问I/O寄存器用两种不同的方法， 1.对I/O寄存器访问的IN、OUT专用指令 2.用对SRAM访问的指令。 7. 状态寄存器和堆栈指针寄存器 1．状态寄存器—SREG 2．堆栈指针寄存器—SP 通常初始化时将SP的指针设在SRAM最高处 三. ATmega128单片机的工作状态 AVR单片机的工作状态通常包括： 复位状态 正常程序执行工作状态 休眠节电工作状态 程序运行代码下载的编程 熔丝位的配置。 1. AVR单片机最小系统 采用了在ATmega16引脚XTAL1和XTAL2上外接由石英晶体和电容组成的谐振回路，并配合片内的OSC（Oscillator）振荡电路构成的振荡源作为系统时钟源的 简单的电路是直接使用片内的4M的RC振荡源，这样就可以将C1、C2、R2和4M晶体省掉，引脚XTAL1和XTAL2悬空，(精准度、温度变化的影响）。 * 一 . AVR单片机的基本结构 介绍单片机的基本结构和组成，使大家对单片机芯片的内部硬件有基本了解和认识。掌握了单片机的基本结构和组成，对学习、了解任何一种类型单片机的工作原理，编写单片机的系统软件以及和设计外围电路都是非常重要的。 以ATmega128为主线，介绍和讲述AVR单片机内核的基本结构、引脚功能、工作方式等。 单片机的基本组成结构 集成了构成一个计算机系统的最基本的单元 操作管理寄存器功能是管理、协调、控制和操作单片机芯片中的各功能单元的使用和运行。(状态寄存器、控制寄存器、方式寄存器、数据寄存器) 二. ATmega128单片机的组成 AVR单片机是一种基于增强RISC结构的、低功耗、CMOS技术、8位微控制器(Enhanced RISC Microcontroller)，目前有Tiny、Mega两个系列50多种型号。它们的功能和外部的引脚各有不同，小到8－12个引脚，多到100个引脚，但它们内核的基本结构是一样的，指令系统相容。 ATmega128 MCU 内核 外部引脚与封装 64脚方形的TQFP形式（贴片形式）。 2. ATmega128内部结构 1.AVR CPU部分 ALU运算逻辑单元、32个8位快速访问通用寄存器组（寄存器文件）、程序计数器PC、指令寄存器、指令译码器。 2.程序存储器Flash128K 3.数据存储器RAM(4K)和EEPROM(4K)。 4.各种功能的外围接口、I/O，以及与它们相关的数据、控制、状态寄存器等。 为ATmega128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 3. ATmega128 主时钟系统 ATmega128 主时钟系统有多种不同模块的时钟信号。 clkCPU clkI/O clkFLASH clkASY clkADC CPU 时钟clkCPU CPU时钟与操作AVR内核的子系统相连，如通用工作寄存器文件、状态寄存器以及保存堆栈指针的数据存储器。终止CPU 时钟将使内核停止工作和计算。 I/O 时钟clkI/O I/O时钟用于主要的I/O 模块，如定时器/ 计数器、SPI 和USART。I/O 时钟还用于外部中断模块。但是有些外部中断由异步逻辑检测，因此即使I/O 时钟停止了这些中断仍然可以得到监控。此外，TWI 模块的地址识别功能在没有clkI/O 的情况下也是异步实现的，使得这个功能在任何睡眠模式下都可以正常工作。 Flash 时钟 clkFLASH Flash 时钟控制Flash 接口的操作。此时钟通常与CPU 时钟是同步的。 异步定时器时钟 clkASY 异步定时器时钟允许异步定时器/ 计数器直接由外部32 kHz 时钟晶体驱动，使得此定时器/ 计数器即使在睡眠模式下仍然可以为系统提供一个实时时钟。 ADC 时钟 clkADC ADC具有专门的时钟。这样可以在ADC工作的时候停止CPU和I/O时钟以降低数字电路产生的噪声，从而提高ADC 转换精度。 时钟源 128有如下几种通过熔丝位选择的时钟源。时钟输入到AVR 时钟发生器，并通往其他合适模块。 默认时钟源 器件出厂时CKSEL = “0001”， SUT = “10”。该默认时钟源为最长启动时间的内部RC 振荡器。该默认设置保证所有的用户通过