AVR单片机快速入门

ATMEL公司是世界上著名的生产高性能、低功耗、非易失性存储器和各种数字模拟IC芯片的半导体制造公司。在单片微控制器方面，ATMEL公司有基于8051内核、基于AVR内核和基于ARM内核的三大系列单片机产品（确切地讲，最后一款应称为嵌入式微处理器）。ATMEL公司在它的单片机产品中，融入了先进的EEPROM（Electrically Erasable Pro-grammable Read-Only Memory，电可擦可编程只读存储器）和Flash ROM（Flash Read-Only Memory，闪速存储器）技术，使得该公司的单片机具备了优秀的品质，在结构、性能和功能等方面都有明显的优势。

ATMEL公司把8051内核与其擅长的Flash存储器技术相结合，是国际上最早推出片内集成可重复擦写1000次以上Flash程序存储器、采用低功耗CMOS工艺的8051兼容单片机的生产商之一。市场上家喻户晓的AT89C51、AT89C52、AT89C1051、AT89C2051就是AT-MEL公司生产的基于8051内核系列单片机中的典型产品（现在已升级换代为AT89S××系列），采用ISP（在线编程）技术。该系列单片机一直在我国的单片机市场上占有相当大的份额。

8051结构的单片机采用CISC（Complex Instruction Set Computer，复杂指令系统计算机）体系。由于CISC结构存在指令系统不等长、指令数多、CPU利用效率低、执行速度慢等缺陷，已不能满足和适应设计中高档电子产品和嵌入式系统应用的需要。ATMEL公司发挥其Flash存储器技术的特长，于1997年研发和推出了全新配置采用RISC（Reduced Instruction Set Computer，精简指令集计算机）结构的新型单片机，简称AVR单片机（由ATMEL公司挪威设计中心的A先生与V先生利用ATMEL公司的Flash新技术共同研发出RISC结构的高速8位单片机）。

RISC结构是20世纪90年代开发出来的一种综合了半导体集成技术和提高软件性能的新结构，是为了提高CPU运行的速度而设计的芯片体系。它的关键技术在于采用流水线操作（Pipelining）和等长指令体系结构，使一条指令可以在一个单独操作中完成，从而实现在一个时钟周期里完成一条或多条指令。同时RISC体系还采用了通用快速寄存器组的结构，大量使用寄存器之间的操作，简化了CPU中处理器、控制器和其他功能单元的设计。因此，RISC的特点就是通过简化CPU的指令功能，使指令的平均执行时间减少，从而提高CPU的性能和速度。在使用相同的晶片技术和相同的运行时钟条件下，RISC系统的运行速度是CISC的2～4倍。正由于RISC体系所具有的优势，使得它在高端系统得到了广泛的应用。例如，ARM以及大多数32位的处理器都采用RISC体系结构。

ATMEL公司的AVR单片机是8位单片机中第一个真正的RISC结构的单片机。它采用了大型快速存取寄存器组、快速的单周期指令系统以及单级流水线等先进技术，使得AVR单片机具有高达1MIPS/MHz的高速运行处理能力。(www.xing528.com)

AVR单片机采用流水线技术，在前一条指令执行时，就取出现行的指令，然后以一个周期执行指令，大大提高了CPU的运行速度。而在其他的CISC以及类似的RISC结构的单片机中，外部振荡器的时钟被分频降低到传统的内部指令执行周期，这种分频最大达12倍（8051）。

另外，传统的基于累加器的结构单片机（如8051），需要大量的程序代码来完成和实现在累加器和存储器之间的数据传送。而在AVR单片机中，由于采用32个通用工作寄存器构成快速存取寄存器组，用32个通用工作寄存器代替了累加器，从而避免了在传统结构中累加器和存储器之间数据传送造成的瓶颈现象，进一步提高了指令的运行效率和速度。

随着电子产品更新换代的周期缩短以及不断向高端发展，为了加快产品进入市场的时间和简化系统的设计、开发、维护和支持，对于以单片机为核心所组成的高端嵌入式系统来说，用高级语言编程已成为一种标准设计方法。AVR单片机采用RISC结构，其目的就是在于能够更好地采用高级语言（例如C语言、Basic语言）来编写嵌入式系统的系统程序，从而能高效地开发出目标代码。

AVR单片机采用低功率、非挥发的CMOS工艺制造，内部分别集成Flash、EEPROM和SRAM（Static Random Access Memory，静态随机存取存储器）三种不同性能和用途的存储器。除了可以通过使用一般的编程器（并行高压方式）对AVR单片机的Flash程序存储器和EEPROM数据存储器进行编程外，大多数的AVR单片机还具有ISP（在线可编程）的特点以及IAP（在应用编程）的特点。这些优点为使用AVR单片机开发设计和生产产品提供了极大的方便。在产品的设计生产中，可以“先装配后编程”，从而缩短了研发周期、工艺流程，并且还可以节约购买开发仿真编程器的费用。同样，对于学习和使用AVR单片机的用户来说，也不必购买昂贵的开发仿真硬件设备，只需要具备一套好的AVR开发软件平台，就可以从事AVR单片机系统的学习、设计和开发工作了。