高手總結(jié)!AVR單片機(jī)學(xué)習(xí)筆記

下面是自己在學(xué)習(xí)AVR單片機(jī)時(shí)的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，分享出來給大家，一起學(xué)習(xí)。

1、  AVR單片機(jī)采用RISC架構(gòu)，8051單片機(jī)采用CISC架構(gòu)。前者速度為后者的2~4倍，為流水線操作指令

2、  AVR單片機(jī)有32個(gè)通用寄存器(地址在RAM區(qū)從$0000開始到$001F)，其中有6個(gè)(最后6個(gè))合并為3個(gè)16位的X,Y,Z寄存器，用來存放地址指針，Z寄存器還可以尋址程序存儲器

3、  哈佛結(jié)構(gòu)，131條機(jī)器指令

4、  延遲開機(jī)功能

5、  內(nèi)部自帶RC振蕩器，可提供1/2/4/8MHZ的工作時(shí)鐘

6、  FLASH+EEPROM+SRAM+SPI+USART+TWI+PWM+RTC+10位ADC+模擬比較器+JTAG

7、  堆棧指針向下增長，51單片機(jī)向上增長

8、  程序存儲器按字來訪問,擦除和寫入以頁為單位

9、  復(fù)位時(shí)，所有的I/O口處于沒有上拉電阻的輸入狀態(tài)（高阻）

10、             沒有中斷優(yōu)先級控制寄存器，由中斷向量表的地址決定優(yōu)先級（地址越低，優(yōu)先級越高）

11、             PORTB |= （1<<2）D2置1，PORTB&=  ~（1<<6）D6清零

12、             FLASH分兩段：引導(dǎo)程序段(BootProgram Section)+應(yīng)用程序段(Application Program Section)。BPS中可以使用SPM指令實(shí)現(xiàn)IAP功能

13、             中斷向量表位于FLASH程序存儲器的最前面

14、             I/O空間為連續(xù)的64個(gè)I/O寄存器空間，在數(shù)據(jù)存儲器空間的映射地址為$0020~$005F。訪問I/O寄存器的兩種方式：IN,OUT指令+對SRAM訪問指令

15、             單獨(dú)的AVcc用于給PORTA的ADC做AREF

16、             13位的程序計(jì)數(shù)器PC，正好滿足16KB的尋址

17、             AVR對片內(nèi)SRAM的訪問需要2個(gè)時(shí)鐘周期

18、             

19、             狀態(tài)寄存器SREG：

           I：全局中斷使能位。置1，CPU可以響應(yīng)中斷；清0，CPU禁止響應(yīng)中斷。清0時(shí)，單獨(dú)的中斷觸發(fā)控制的值保持不變。并且中斷響應(yīng)后，I由硬件清0（手動置1實(shí)現(xiàn)中斷嵌套），由RETI置1再響應(yīng)其他中斷

           T：位復(fù)制存儲。BLD,BST。可以將通用寄存器組中的任何一位復(fù)制到T中，反過來也可以

           H：半進(jìn)位標(biāo)志位。用于BCD的運(yùn)算

           S：符號標(biāo)志位。S=N⊕V。不管溢出與否（溢出后N的表示就不正確了?。?，但S總是能正確的表示計(jì)算結(jié)果的符號

           V：2的補(bǔ)碼溢出標(biāo)志位。溢出時(shí)，N取反才是真正的結(jié)果符號

           N：負(fù)數(shù)標(biāo)志位。直接取自運(yùn)算結(jié)果的最高位

           Z：零值標(biāo)志位。運(yùn)算結(jié)果為0，置1

           C：進(jìn)/借位標(biāo)志。

20、             MCUCSR可以查看復(fù)位原因

21、             掉電檢測(BOD)復(fù)位<BODEN>，2.7V閾值，具有遲滯效應(yīng)（間隙特性？？）

22、             在FLASH的$0000H存放的是一條JMP或者RJMP指令，用來跳轉(zhuǎn)到正式代碼入口。$0002H~0028H（針對中斷向量為一個(gè)字的，如果中斷向量為兩個(gè)字$0002H~0050H）存放的是中斷向量表,20個(gè)中斷口<算上第一個(gè)復(fù)位中斷為21個(gè)>，主程序開始在$002AH

23、             硬件開發(fā)工具：軟件模擬仿真器，實(shí)時(shí)在板仿真器（ICE），實(shí)時(shí)在片仿真器（JTAG）

24、             每組I/O口配置三個(gè)寄存器用來表征他們的狀態(tài)：方向控制寄存器DDRx（Data Direction Register），數(shù)據(jù)寄存器PORTn，輸入引腳寄存器PINx。

25、             DDRx=1，I/O口處于推挽輸出工作方式，PORTn為1輸出20mA電流，為0吸納20mA電流。DDRx = 0，I/O口處于輸入工作方式，將PINx中的電平讀入到DB上（PORTn用來設(shè)置是否使用內(nèi)部上拉電阻，1為使用，0為不使用）在SFIOR中有一位PUD，PUD=1全部I/O上拉電阻無效，PUD =0，上拉取決于PORTn的設(shè)置

26、             使用I/O口時(shí)，一定要先配置I/O口。首先配置DDRx，確定I/O口是輸入還是輸出。根據(jù)實(shí)際情況，輸入時(shí)需要配置是上拉還是下拉（上拉就是默認(rèn)輸入是高電平，下拉就是默認(rèn)輸入是低電平）

27、             I/O口輸入方式時(shí)，應(yīng)該讀取的是PINx的值

28、              輸出口操作：

PORTA |= (1 <<PORTAx)           // 位置高

PORTA &= ~(1<< PORTAx)       // 位置低

PORTA ^= (1 <<PORTAx)          // 位取反

輸入口操作：

PINA & (1<< PORTAx)               // 位讀取

29、             有三個(gè)外部中斷（INT0,INT1,INT2），其中INT2只支持邊緣觸發(fā)

30、             滿足中斷條件，AVR硬件自動將相應(yīng)的中斷標(biāo)志位置1，并且由硬件自動清除（僅對于部分中斷有此功能，當(dāng)然也可以手動軟件清除，清除的方法是寫1），硬件也同時(shí)自動清除I標(biāo)志位（缺省不能進(jìn)行中斷嵌套，SEI將I置1，使能中斷嵌套功能）

31、             退出中斷后，AVR至少要再執(zhí)行一條指令后才能去響應(yīng)其他被掛起的中斷

32、             中斷響應(yīng)至少需要4個(gè)CK才能開始運(yùn)行中斷向量表中的跳轉(zhuǎn)指令（清I，清中斷標(biāo)志位，壓棧PC，中斷向量送入PC），至于要真正開始運(yùn)行用戶的代碼，至少需要6~7個(gè)CK。中斷返回RETI也需要4個(gè)CK（彈出PC，置SREG中的I為1）

33、             在使能中斷允許位之前，最好先將對應(yīng)中斷源的中斷標(biāo)志位清除，為了防止在使能時(shí)，會立馬產(chǎn)生一次“多余”的中斷。

34、             INT0,INT1支持四種形式的中斷觸發(fā)：上升沿，下降沿，任意電平變化，低電平（不帶中斷標(biāo)志位，低電平并不影響INTF0和INTF1的值（保持為0））。INT2只支持異步的上升沿和下降沿觸發(fā)（常用作喚醒MCU功能）

35、             中斷初始化步驟：配置中斷觸發(fā)類型（MCUCR,MCUCSR），使能對應(yīng)的中斷（GICR），清除對應(yīng)的中斷標(biāo)志位（GIFR），使能全局中斷（asm(“SEI”)）。AVR STUDIO6中的中斷寫法：SIGNAL(xx)｛｝（x為中斷向量號）或者ISR(xx)｛｝

36、             T/C0和T/C2可產(chǎn)生PWM，頻率發(fā)生器，外部事件計(jì)數(shù)器（僅T/C0），10位時(shí)鐘預(yù)分頻器，溢出和比較匹配中斷源，允許用32.768kHz晶體作為獨(dú)立的計(jì)數(shù)時(shí)鐘源（僅T/C2）

37、             時(shí)鐘源和51單片機(jī)差不多：（CS[2:0]共八種選擇），停止計(jì)數(shù)，上升沿或下降沿，10位預(yù)分頻器（1/1,1/8,1/64,1/256,1/1024）

38、             TCNT0（8位）寄存器用來存放計(jì)數(shù)數(shù)值，如果在計(jì)數(shù)器運(yùn)行期間寫入數(shù)值，那么在下一個(gè)定時(shí)時(shí)鐘周期中會阻塞比較匹配（丟失一次TCNT0和OCR0的匹配操作）

39、             OCR0中的數(shù)據(jù)會一直和TCNT0中的數(shù)值進(jìn)行比較，如果匹配，將產(chǎn)生一個(gè)比較匹配的中斷申請或者改變OC0的輸出邏輯電平

40、             TIMSK中的OCIE0（OutputCompare Interrupt Enable），TOIE（Timer Overflow Interrupt Enable）分別為比較匹配中斷允許標(biāo)志位和溢出中斷允許位，當(dāng)I被置位時(shí)，滿足條件即可觸發(fā)對應(yīng)的中斷

41、             TIFR中的OCF0（OutputCompare Flag）和TOV0（Timer Overflow）分別為比較匹配標(biāo)志位和定時(shí)器溢出標(biāo)志位

42、             TCCR中的WGM[1:0]決定T/C0的四種工作方式：普通模式，比較匹配時(shí)定時(shí)器清0，兩種PWM模式。COM[1:0]比較匹配輸出方式的作用取決于T/C0的工作方式。普通模式（WGM[1:0]=0）：計(jì)數(shù)到0xFF會產(chǎn)生溢出中斷，TOV0置1。比較匹配清0計(jì)數(shù)器CTC模式（WGM[1:0]=2）：f=f(IO)/(2N(1+OCR0)),TCNT0和OCR0匹配，匹配后TCNT0清0重新計(jì)數(shù)，同時(shí)置OCF0為1，便于產(chǎn)生中斷。在中斷中改變OCR0的值，在OC0中可以輸出可變的高低電平信號?？焖貾WM模式（WGM[1:0]=3）：f=f(IO)/(256N),TCNT0從0計(jì)數(shù)到0xFF，然后重新開始計(jì)數(shù)，如果匹配OCR0則根據(jù)COM[1:0]中的設(shè)置值分別置位或者清0OC0，以此來輸出PWM波形。相位可調(diào)PWM模式（WGM[1:0]=1）：雙向計(jì)數(shù)器，所以最高PWM頻率比快速PWM模式慢了一半。

43、             T2定時(shí)器的分頻系數(shù)與T0不同，注意區(qū)別

44、             T1定時(shí)器在讀取數(shù)據(jù)時(shí)，先讀低八位，再讀高八位。在寫入數(shù)據(jù)時(shí)，先寫高八位，再寫低八位。就像對高位壓棧一樣。

45、             由于T1可以修改計(jì)數(shù)器的上限值(TOP)，所以可以產(chǎn)生頻率可變的PWM波形，而T0/T2定時(shí)器無法做到這一點(diǎn)

46、             T1的工作模式由WGM1[3:0]決定，由此可以看出T1有16種工作模式。普通模式（WGM1[3:0]=0）。CTC模式（GWM1[3:0]=4或12）。快速PWM模式（GWM1[3:0]=5,6,7,14,15）有兩路同時(shí)輸出，OC1A,OC1B

47、             T1輸入捕捉功能：觸發(fā)信號由ICP1輸入或者又模擬比較器AC0輸入。觸發(fā)時(shí)，TCNT1的值被寫入到ICR1中置位ICF1。此外，ICNC（Input Capture NoiseCanceler）為噪聲抑制功能，實(shí)現(xiàn)原理就是延遲4個(gè)CK檢測電平變化，如果連續(xù)4個(gè)CK不變，則認(rèn)為是真正的觸發(fā)。ICES(Input Capture Edge Select)為觸發(fā)邊緣的選擇,0為下降沿，1為上升沿

48、             模擬比較器（正極AIN0和負(fù)極AIN1），SFIOR（Special Funciton IO Register）中的ACME(Analog Comparator Multiplexer Enable)模擬比較多路使能，置1并且ADC失能，比較器負(fù)極接到ADC的多路開關(guān)。置0，比較器負(fù)極接到AIN1。ACSR（AnalogComparator Control and Status Register）模擬比較器控制和狀態(tài)寄存器。ACD（AnalogControl Disable）置1時(shí)，切斷模擬比較器的開關(guān)。在改變設(shè)置時(shí)，應(yīng)先失能ACIE，禁止產(chǎn)生模擬器比較中斷。ACO（Analog Comparator Output）模擬比較器輸出。ACIS[1:0](AnalogComparator Interrupt Select)模擬比較器中斷模式選擇

49、             AVCC為ADC模塊的獨(dú)立電源。參考電源可選擇片內(nèi)2.56V,AVCC或者外部參考電源

50、             ADMUX（ADC多路復(fù)用選擇寄存器），ADLAR（ADC LeftAdjust Result）結(jié)果左對齊。ADCSRA（ADC控制和狀態(tài)寄存器A）,ADEN，ADC使能位。ADSC（ADC Start Conversion）開始轉(zhuǎn)換位。ADATE（ADC Auto Trigger Enable）自動觸發(fā)開始轉(zhuǎn)換，信號源由SFIOR的ADTS位決定。ADPS[2:0]預(yù)分頻選擇位

51、             如果AVREF接到外部電源，那么就不能使用內(nèi)部參考電源。

52、             ADC模塊在使能ADATE（自動觸發(fā)轉(zhuǎn)換）后，利用T0的溢出中斷來觸發(fā)開始轉(zhuǎn)換，一定要開啟T0的中斷允許位（TOIE0），否則無法觸發(fā)轉(zhuǎn)換

53、             一次正常的ADC轉(zhuǎn)換過程需要13個(gè)采樣時(shí)鐘，假定ADC采樣時(shí)鐘頻率為200kHZ，那么最高的采樣頻率為200kHZ/13=15.384kHZ，所以由香農(nóng)定理，被測信號的最高頻率為7.7kHZ

54、             通用同步/異步串行接收/發(fā)送器(Universal Synchronous and Asynchronous Serial Recevier andTransimitter)支持四種工作模式：普通異步模式、雙倍速異步模式、主機(jī)同步模式和從機(jī)同步模式。UCSRC中的UMSEL（U Mode Select）位用于選擇同步或異步模式。UCSRA中的U2X用于控制是否使用倍速模式。

55、             波特率計(jì)算公式：BAUD=fosc/(16(UBRR+1))。

56、             UCSRA中的UDRE（U Data Register Empty）置1時(shí)（數(shù)據(jù)寄存器為空），UDR才能夠被寫入，一旦被寫入，硬件自動將其中的內(nèi)容送到TXD上串行移出。RXD和TXD均可以產(chǎn)生相應(yīng)的中斷，并在進(jìn)入中斷后標(biāo)志自動清0。

57、             由于UBRRH （U Baud Rate Register）和UCSRC的物理地址相同，只是在最高位URSEL的不同，而寫操作和讀操作的對象不同。當(dāng)URSEL為0時(shí)，對象為UBRRH；當(dāng)URSEL為1時(shí)，對象為UCSRC。（讀UCSRC時(shí)，需要連續(xù)讀兩次才能得到結(jié)果，第一次讀的是UBRRH的值）

58、             USART的初始化包括：設(shè)置波特率，使能接收和發(fā)送器，設(shè)置幀格式

     數(shù)據(jù)發(fā)送：while(!(UCSRA& (1 << UDRE))); UDR = data;UDRE在UDR被寫入值后被硬件自動清0，如果在UDR空中斷沒有對UDR賦值，那么UDRE沒有清0，退出中斷后會再次觸發(fā)中斷。但是TXC中斷可以硬件自動清0TXC標(biāo)志

    數(shù)據(jù)接收：while(!(UCSRA & (1 << RXC)));data = UDR;RXC在UDR數(shù)據(jù)被讀出后被硬件自動清0，所以在RXC中斷時(shí)必須讀取UDR，以清0RXC?；蛘呤謩忧?RXC

     TXD和RXD功能由TXEN和RXEN的設(shè)置來開啟和關(guān)閉

59、             如果UCSRA中的FE，PE，DOR在RXC中斷中需要讀出進(jìn)行錯(cuò)誤檢測，那么一定要先讀UCSRA再讀UDR

60、             串行外設(shè)接口（Serial Peripheral Interface,SPI.飛思卡爾公司提出），兩線串行接口（Two-wireSerial Interface,TWI）。SPI一般有四根信號線：MOSI,MISO,SCLK,/SS.可以想象一下主機(jī)和從機(jī)從MOSI到MISO收尾相連形成環(huán)（本質(zhì)就是串行移位唄~），當(dāng)數(shù)據(jù)全部交換完畢后，主機(jī)拉高/SS，停止SPI傳輸。這就是為什么SPI比TWI（I2C）快的原因：因?yàn)閿?shù)據(jù)是全雙工，并且數(shù)據(jù)走不同的通道。

61、             SPI有四種工作模式，取決于同步時(shí)鐘的極性（Clock Polariy）和同步時(shí)鐘的相位（Clock Phase）2個(gè)參數(shù)。

62、             SPI的主機(jī)方式最高速率為(CK/2),從機(jī)方式最高速率為(CKI/4)

63、             數(shù)據(jù)寄存器SPDR。在讀SPDR時(shí)，讀取的是緩沖寄存器內(nèi)容；寫SPDR時(shí)，寫到移位寄存器中。一旦將數(shù)據(jù)寫入SPDR，硬件自動傳輸一次SPI通信，如果中斷允許，則進(jìn)入SPI中斷。

64、             SPI速率一般為1MHZ,最高可達(dá)10MHZ

65、             TWI工作在被控模式時(shí)，CPU頻率fcpuclock必須大于TWI時(shí)鐘線SCL頻率的16倍。SCL的頻率： (在主機(jī)模式下，TWBR應(yīng)大于10.另外特別需要注意的一點(diǎn)： 指的不是4的TWPS次方，應(yīng)該是按照分頻表格，將表格中的1，4，16，64替換 整體)

66、             TWINT中斷標(biāo)志位，當(dāng)其被置位時(shí)，時(shí)鐘線SCL被拉低，并且執(zhí)行中斷向量時(shí)，標(biāo)志不會清0，只能靠手動軟件清0。

67、             如果TWINT被置位，表示正在傳送數(shù)據(jù)，此時(shí)如果寫入TWDR，那么TWWC（寫沖突）會被置位。也就是說當(dāng)TWINT被置位時(shí)，TWDR應(yīng)該保持穩(wěn)定，這和I2C的協(xié)議是一致的。

68、             TWAR（地址寄存器）的高7位用于存儲自己的地址，最后一位TWGCE(TWI General Call Recognition Enable)為地址匹配成功使能位。如果地址匹配成功，將會產(chǎn)生一次TWI中斷

69、             在I2C的TWI寄存器設(shè)置中，不能使用|賦值，必須整體賦值

70、             CKOPT當(dāng)系統(tǒng)頻率較高時(shí)或者要求抗干擾能力強(qiáng)，設(shè)置為1。如果系統(tǒng)頻率低，設(shè)置為0，這樣可以減少電流的損耗。

71、             片內(nèi)EEPROM，執(zhí)行讀操作時(shí)，CPU停止運(yùn)行4個(gè)時(shí)鐘周期。而在執(zhí)行寫操作時(shí)，CPU停止運(yùn)行2個(gè)時(shí)鐘周期

編輯：admin  最后修改時(shí)間：2018-05-18