AVR单片机简介
ATMEL公司是世界上有名的生产高性能、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。在单片机微控制器方面，ATMEL公司有AT89、AT90和ARM三个系列的单片机产品。ATMEL公司在其单片机产品中，融入了先进的E2PROM电可擦除和Flash ROM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。
由于近年来各种采用新型结构和新技术的单片机的不断涌现，目前单片机市场呈现出“百花齐放”的发展趋势。ATMEL在强大市场压力下，发挥其在Flash存储器技术方面的特长，于1997年研发并推出了全新配置的、采用精简指令集RISC（Reduced Instruction Set CPU）结构的AT90系列单片机，简称AVR单片机。
AVR单片机的特点如下：
（1）工作电压范围为2.7～6.0V，电源抗干扰性能强。
（2）片内集成可擦写10000次以上的Flash程序存储器。由于AVR采用16位指令，其程序存储器的存储单元为16位。AVR的数据存储器还是以8个bit（位）为一个单元，因此AVR还是属于8位单片机。
（3）采用精简指令RISC结构。AVR系列单片机是基于新的精简指令RISC结构的。这种结构是在20世纪90年代开发出来的，是综合了半导体集成技术和软件性能的新结构。这种结构使AVR单片机在8位微处理器市场上具有最高的MIPS（Million Instruction Per Seconds，即兆指令每秒）/MHz能力。
（4）超功能精简指令。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，以实现在累加器和存储器之间的数据传送。而在AVR单片机中，采用32个通用工作寄存器组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。
（5）采用CMOS工艺技术，具有高速度（50ns）、低功耗（μA）、SLEEP（休眠）功能。AVR的指令执行速度可达50ns（20MHz），而耗电则在1μA～25mA之间（典型功耗，WDT关闭时为100nA）。
（6）哈佛总线结构。单片机的程序存储器和数据存储器是分开组织和寻址的，寻址空间分别为可直接访问8M字节的程序存储器和8M字节的数据存储器。AVR运用Harvd结构概念，具有预取指令的特性，即对程序存储和数据存取使用不同的存储器和总线。当执行某一指令时，下一指令被预先从程序存储器中取出，这使得指令可以在每一个时钟周期内执行。
（7）AVR单片机可重新设置启动复位。AVR也有内部电源上电启动计数器，可将低电平复位（RESET）直接接到VCC端。当系统上电时，利用内部的RC看门狗定时器可延迟MCU的启动及执行系统程序。这种延时可使VCC口稳定后再执行程序，提高了单片机工作的可靠性，同时也省略了外加的复位延时电路。
（8）具有串行异步通信UART硬件接口电路，采用单独的波特率发生器，并不占用定时器。具有SPI传输功能，可以在一般标准整数频率下工作，波特率可达576kbit/s。
（9）除了并行I/O口输入/输出特性与PIC的HI/LOW输出及三态高阻抗HIZ输入相同外，还设定与8051系列内部有上拉电阻的输入端功能相似的功能，以便适应各种实际应用特性所需（多功能I/O口）。只有AVR才具有真正的I/O口，能正确反映I/O口的输入/输出真实情况。
（10）高档AVR单片机MEGA系列的性能更加强大。如ATInega640/1280/2560有更大容量的存储器（Flash 64/128/256KB、E2PROM 4KB、RAM 8KB），86个I/O端口、57个中断源、8个外部中断、1个SPI接口、4个可编程的USART接口、1个I2C接口、2个8位定时器、4个16位定时器、4个8位PWM接口和12个精度为2到16位可调的PWM接口，以及看门狗定时器、实时时钟RTC、模拟比较器、16路10位A/D、可在线编程（ISP）和在应用自编程（IAP）、片内有RC振荡器、上电复位延时电路和可编程的欠电压检测电路等，工作电压为2.7～5.5V。AVR单片机还在片内集成了可擦写100000次的EEPROM数据存储器，等于又增加了一个芯片，可用于保存系统的设定参数、固定表格和掉电后的数据，既方便了使用，减小了系统的空间，又大大提高了系统的保密性。
AVR单片机系列部分型号芯片的硬件资源见表1-1。
表1-1 AVR单片机系列部分型号芯片的硬件资源
续表
