
第二章 AVR 单片机系统结构 2 1
广州天河双龙电子有限公司 http://WWW.SL.COM.CN
第二章 AVR 单片机系统结构
ATMEL 公司的 90 系列嵌入式单片微处理器是一种基于 AVR 增强性能 R ISC 结构的 低功耗
CMOS 技术 八位微控制器(Enhanced RISC Microcontrollers) 通常简称为 AVR 单片机 目前
有 AT90S1200 AT90S2313 AT90S4414 AT90S8515 AT90S2323 AT90S4434 AT90S8535
ATmega83-163 ATmega603/103 ATmega161 ATtiny10/11/12/15/22/24/28 等多种型号 它们的
基本结构都比较相近 这一章以 AT90S8515 单片机的内部结构为主来叙述 AVR 单片机系统结构
2.1 AVR 单片机总体结构
90 系列单片机通过在单一时钟周期内执行功能强大的指令, 每 MHz 可实现 1MIPS 的处理解力,
这使得设计者可以优化功耗与速度之间的矛盾
AVR 核为 32 个通用工作寄存器与丰富指令集的组合 32 个寄存器全部直接地与运算逻辑单元
(ALU)连接 这使得可以通过在一个时钟周期内执行一条指令来访问到两个独立的寄存器 这种组
合机构具备的代码效率比完成同样处理能力的常规 CISC 微控制器要快十倍
90 系列单片机具有以下特征 1K 128K 字节可下载的 Flash 存储器 64 4K 字节 E2PROM
128 4K 字节 RAM 5 48 条通用的 I O 线 32 个通用工作寄存器 带模拟比较器的定时器 计
数器 可编程的异步 UART 串行口 内部及外部中断 带内部晶振的可编程看门狗定时器 一个为
下载程序而设计的 SPI 串行口 10 位 A D 转换器 以及 2 个可通过软件选择的省电模式 闲置
模式停止 CPU 的工作 而 SRAM 定时器 计数器 片内振荡器(RTC) SPI 口及中断系统继续工
作 电源检测功能(BOD),掉电模式保留寄存器的内容 但冻结晶振 终止芯片的其它功能 直至
下一次外部中断或硬件复位
该器件的制造运用了 ATMEL 公司的高密度非易失存储器技术 芯片内可下载的 Flash 存储器
可以通过 SPI 串行接口或通过通用的非易失存储器编程器对程序存储器进行系统内的重新编程
通过在单一芯片内将一个增强性能的 RISC 8 位 CPU 与可下载的 Flash 结合 使得 ATMEL 的 90
系列单片机成为一种适合于许多要求 具有高度灵活性和低成本的嵌入式控制应用的高效微控制
器
90 系列单片机 AVR 的全套编程和系统开发工具包括 C 编译器 BASCOM-AVR,宏汇编器 程
序调试器 程序仿真器 系统在线仿真器和 SL-AVR 开发下载实验器
图 2.1 为 AT90S8515 单片机方框图 说明了 90 系列单片机的内部结构
一 引脚说明
AT90S4414/AT90S8515 引脚相同,仅 Flash SRAM 和 E2PROM 相差一倍 AT90S4414/AT90S8515
引脚与 MCS-51 系列单片机 8X51/8X52 的引脚兼容,仅复位电平不同,AVR 低电平复位,MCS-51 高电
平复位 这对用 AVR 单片机替代 MCS-51 单片机硬件电路带来方便
(l)
Vcc
Vcc 为供电引脚 连接到正电源
(2)
GND
GND 为接地引脚 连接到电源地
(3)
A 口(PA7 PA0)
A 口为一个 8 位双向 I O 口 每一引脚内部都有上拉电阻 A 输出缓冲器
可以吸收 20mA 的电流 因而能直接驱动 LED 显示器 当 A 口被用于输入且内部上拉被触发时
如果外部被拉低 则会输出电流 当使用外部 SRAM 时 A 口作为复用的地址 数据和输入 输出
口
(4)
B 口(PB7 PB0)
B 口为一个 8 位双向 I O 口 每一引脚内部都有上拉电阻 B 口的输出缓
冲器可以吸收 20mA 的电流 当 B 口被用于输入且内部上拉被触发时 如果外部被拉低 则会输
出电流 B 口也提供后面列出的 90 系列单片机许多特殊功能