avr單片機編程入門精品，新手學習必看(有典型實例哦)
時間：2018-07-23 來源：未知
單片機分為很多種，有什么avr單片機，stm32單片機等，隨著單片機被廣泛的使用，這些都是在單片機學習中需要接觸的，有很多人問我：對于avr單片機編程來說，學習這個的時候很是迷茫，死活入不了門，到底avr單片機編程如何入門，這里就讓我這個老鳥教會你。
首先要知道，avr單片機是什么?不然不了解這個，那接下來的學習也是白瞎，AVR單片機是1997年由ATMEL公司研發(fā)出的增強型內置Flash的RISC(Reduced Instruction Set CPU) 精簡指令集高速8位單片機。可以廣泛應用于計算機外部設備、工業(yè)實時控制、儀器儀表、通訊設備、家用電器等各個領域。
AVR單片機特點(ATmega16)：
1、131條機器指令，且大多數(shù)指令的執(zhí)行時間為單個系統(tǒng)時鐘周期;
2、32個8位通用工作寄存器;
3、工作在16MHz時具有16MIPS的性能;
4、配備只需要2個時鐘周期的硬件乘法器。
AVR單片機優(yōu)勢：
AVR單片機是Atmel公司推出的較為新穎的單片機，其顯著的特點為高性能、高速度、低功耗。它取消機器周期，以時鐘周期為指令周期，實行流水作 業(yè)。AVR單片機指令以字為單位，且大部分指令都為單周期指令。而單周期既可執(zhí)行本指令功能，同時完成下一條指令的讀取。通常時鐘頻率用4～8MHz，故 最短指令執(zhí)行時間為250～125ns。
了解了這些，那接下來就通過一系列的實例，讓你對avr單片機了解透徹
系統(tǒng)時鐘：
ATmega16的片內含有4種頻率(1/2/4/8M)的RC振蕩源，可直接作為系統(tǒng)的工作時鐘使用。同時片內還設有一個由反向放大器所構成的OSC(Oscillator)振蕩電路，外圍引腳XTAL1和XTAL2分別為OSC振蕩電路的輸入端和輸出端，用于外接石英晶體等，構成高精度的或其它標稱頻率的系統(tǒng)時鐘系統(tǒng)。
為ATmega16提供系統(tǒng)時鐘源時，有三種主要的選擇：(1)直接使用片內的1/2/4/8M的RC振蕩源;(2)在引腳XTAL1和XTAL2上外接由石英晶體和電容組成的諧振回路，配合片內的OSC(Oscillator)振蕩電路構成的振蕩源;(3)直接使用外部的時鐘源輸出的脈沖信號。方式2和方式3的電路連接見圖2-6(a)和2-6(b)。
內部看門狗：
在AVR片內還集成了一個1MHz獨立的時鐘電路，它僅供片內的看門狗定時器(WDT)使用。因此，AVR片內的WDT是獨立硬件形式的看門狗，使用AVR可以省掉外部的WDT芯片。使用WDT可以有效的提高系統(tǒng)的可靠行。
avr單片機的工作流程：
AVR CPU的工作是由系統(tǒng)時鐘直接驅動的，在片內不再進行分頻。圖2-7所示為Harvard結構和快速訪問寄存器組的并行指令存取和指令執(zhí)行時序。CPU在啟動后第一個時鐘周期T1取出第一條指令，在T2周期便執(zhí)行取出的指令，并同時又取出第二條指令，依次進行。這種基于流水線形式的取指方式，使AVR可以以非常高的速度執(zhí)行指令，獲得高達1MIPS/MHz的效率。
存儲器：
所有的I/O寄存器可以通過IN(I/O口輸入)和OUT(輸出到I/O口)指令訪問，這些指令是在32個通用寄存器與I/O寄存器空間之間傳輸交換數(shù)據(jù)，指令周期為1個時鐘周期。此外，I/O寄存器地址范圍在$00-$1F之間的寄存器(前32個)還可通過指令實現(xiàn)bit位操作和bit位判斷跳轉。SBI(I/O寄存器中指定位置1)和CBI(I/O寄存器中指定位清零)指令可直接對I/O寄存器中的每一位進行位操作。使用SBIS(I/O寄存器中指定位為1跳行)和SBIC(I/O寄存器中指定位為0跳行)指令能夠對這些I/O寄存器中的每一位的值進行檢驗判斷，實現(xiàn)跳過一條指令執(zhí)行下一條指令的跳轉。
在I/O寄存器專用指令IN、OUT、SBI、CBI、SBIS和SBIC中使用I/O寄存器地址$OO～$3F。
當以SRAM方式尋址I/0寄存器時，必須將該其地址加上$0020，映射成在數(shù)據(jù)存儲器空間的地址。
兩個重要的寄存器：狀態(tài)寄存器SREG和堆棧指針寄存器SP
堆棧是數(shù)據(jù)結構中所使用的專用名詞，它是由一塊連續(xù)的SRAM空間和一個堆棧指針寄存器組成，主要應用于快速便捷的保存臨時數(shù)據(jù)、局部變量和中斷調用或子程序調用的返回地址。堆棧在系統(tǒng)程序的設計和運行中起者非常重要的作用，只要程序中使用了中斷和子程序調用，就必須正確的設置堆棧指針寄存器SP，在SRAM空間建立堆棧區(qū)。
處在I/O地址空間的$3E($005E)和$3D($005D)的兩個8位寄存器構成了AVR單片機的16位堆棧指針寄存器SP。AVR單片機復位后堆棧寄存器的初始值為SPH=$00、SPL=$00，因此建議用戶程序必須首先對堆棧指針寄存器SP進行初始化設置。
AVR的堆棧區(qū)是建立在SRAM空間的，16位的SP寄存器可以尋址的空間為64K。
由于AVR的堆棧是向下增長的，即新數(shù)據(jù)進入堆棧時棧頂指針的數(shù)據(jù)將減小(注意：這里與51不同，51的堆棧是向上增長的，即進棧操作時棧頂指針的數(shù)據(jù)將增加)，所以盡管原則上堆棧可以在SRAM的任何區(qū)域中，但通常初始化時將SP的指針設在SRAM最高處。
對于具體的ATmega16芯片，堆棧指針必須指向高于$0060的SRAM 地址空間，因為低于$0060的區(qū)域為寄存器空間。ATmega16片內集成有1K的SRAM，不支持外部擴展SRAM，所以堆棧指針寄存器SP的初始值應設在SRAM的最高端：$045F處。
根據(jù)上面所講述，AVR的SP堆棧指針寄存器指示了在數(shù)據(jù)SRAM中堆棧區(qū)域的棧頂?shù)刂�，一些臨時數(shù)據(jù)、局部變量，以及子程序返回地址和中斷返回地址將被放置在堆棧區(qū)域中。在數(shù)據(jù)SRAM中，該堆棧空間的頂部地址必須在系統(tǒng)程序初始化時由初始化程序定義和設置。
當執(zhí)行PUSH指令，一個字節(jié)的數(shù)據(jù)被壓入堆棧，堆棧指針(SP中的數(shù)據(jù))將自動減1;當執(zhí)行子程序調用指令CALL或CPU響應中斷時，硬件會自動把返回地址(16位數(shù)據(jù))壓入堆棧中，同時將堆棧指針自動減2。反之，當執(zhí)行POP指令，從堆棧頂部彈出一個字節(jié)的數(shù)據(jù)，堆棧指針將自動加1;當執(zhí)行從子程序RET返回或從中斷RETI返回指令時，返回地址將從堆棧頂部彈出，堆棧指針自動加2。
通過這些原理及實例，你是否對avr單片機編程有了更深入的了解呢，其實avr單片機學習并不難，只要你認真去學，把每一步每一個流程都掌握透徹，那你就在avr單片機編程方面就已經(jīng)入門了，這些你是否get到了呢?
