AVR单片机优缺点分(fēn)析

2021-05-23
AVR单片机是1997年由ATMEL公司研发出的增强型内置Flash的RISC（Reduced InstrucTIon Set CPU） 精简指令集高速8位单片机。AVR的单片机可(kě)以广泛应用(yòng)于计算机外部设备、工业实时控制、仪器仪表、通讯设备、家用(yòng)電(diàn)器等各个领域。

　　AVR单片机的特点及优点


　　高可(kě)靠性、功能(néng)强、高速度、低功耗和低价位 ， 一直是衡量单片机性能(néng)的重要指标，也是单片机占领市场、赖以生存的必要条件。

　　早期单片机主要由于工艺及设计水平不高、功耗高和抗干扰性能(néng)差等原因，所以采取稳妥方案：即采用(yòng)较高的分(fēn)频系数对时钟分(fēn)频，使得指令周期長(cháng)，执行速度慢。以后的 CMOS单片机虽然采用(yòng)提高时钟频率和缩小(xiǎo)分(fēn)频系数等措施，但这种状态并未被彻底改观（51以及51兼容）。此间虽有(yǒu)某些精简指令集单片机（RISC）问世，但依然沿袭对时钟分(fēn)频的作法。

　　AVR单片机的推出，彻底打破这种旧设计格局，废除了机器周期，抛弃复杂指令计算机（CISC）追求指令完备的做法；采用(yòng)精简指令集，以字作為(wèi)指令長(cháng)度单位，将内容丰富的操作数与操作码安排在一字之中（指令集中占大多(duō)数的单周期指令都是如此），取指周期短，又(yòu)可(kě)预取指令，实现流水作业，故可(kě)高速执行指令。当然这种速度上的升跃，是以高可(kě)靠性為(wèi)其后盾的。

　　AVR单片机硬件结构采取8位机与16位机的折中策略，即采用(yòng)局部寄存器存堆（32个寄存器文(wén)件）和单體(tǐ)高速输入/输出的方案（即输入捕获寄存器、输出比较匹配寄存器及相应控制逻辑）。提高了指令执行速度（1Mips/MHz），克服了瓶颈现象，增强了功能(néng)；同时又(yòu)减少了对外设管理(lǐ)的开销，相对简化了硬件结构，降低了成本。故AVR单片机在软/硬件开销、速度、性能(néng)和成本诸多(duō)方面取得了优化平衡，是高性价比的单片机。

　　AVR单片机内嵌高质量的Flash程序存储器，擦写方便，支持ISP和IAP，便于产品的调试、开发、生产、更新(xīn)。内嵌長(cháng)寿命的EEProm可(kě)長(cháng)期保存关键数据，避免断電(diàn)丢失。片内大容量的RAM不仅能(néng)满足一般场合的使用(yòng)，同时也更有(yǒu)效的支持使用(yòng)高级语言开发系统程序，并可(kě)像MCS-51单片机那样扩展外部 RAM。

　　AVR单片机的I/O線(xiàn)全部带可(kě)设置的上拉電(diàn)阻、可(kě)单独设定為(wèi)输入/输出、可(kě)设定（初始）高阻输入、驱动能(néng)力强（可(kě)省去功率驱动器件）等特性，使的得I/O口资源灵活、功能(néng)强大、可(kě)充分(fēn)利用(yòng)。

　　AVR单片机片内具备多(duō)种独立的时钟分(fēn)频器，分(fēn)别供URAT、I2C、SPI使用(yòng)。其中与8/16位定时器配合的具有(yǒu)多(duō)达10 位的预分(fēn)频器，可(kě)通过软件设定分(fēn)频系数提供多(duō)种档次的定时时间。AVR单片机独有(yǒu)的“以定时器/计数器（单）双向计数形成三角波，再与输出比较匹配寄存器配合，生成占空比可(kě)变、频率可(kě)变、相位可(kě)变方波的设计方法（即脉宽调制输出PWM）”更是令人耳目一新(xīn)。

　　增强性的高速同/异步串口，具有(yǒu)硬件产生校验码、硬件检测和校验侦错、两级接收缓冲、波特率自动调整定位（接收时）、屏蔽数据帧等功能(néng)，提高了通信的可(kě)靠性，方便程序编写，更便于组成分(fēn)布式网络和实现多(duō)机通信系统的复杂应用(yòng)，串口功能(néng)大大超过MCS-51/96单片机的串口，加之AVR单片机高速，中断服務(wù)时间短，故可(kě)实现高波特率通讯。

　　面向字节的高速硬件串行接口TWI、SPI。TWI与I2C接口兼容，具备ACK信号硬件发送与识别、地址识别、总線(xiàn)仲裁等功能(néng)，能(néng)实现主/从机的收/发全部4种组合的多(duō)机通信。SPI支持主/从机等4种组合的多(duō)机通信。

　　AVR单片机有(yǒu)自动上電(diàn)复位電(diàn)路、独立的看门狗電(diàn)路、低電(diàn)压检测電(diàn)路BOD，多(duō)个复位源（自动上下電(diàn)复位、外部复位、看门狗复位、BOD复位），可(kě)设置的启动后延时运行程序，增强了嵌入式系统的可(kě)靠性。

　　AVR单片机具有(yǒu)多(duō)种省電(diàn)休眠模式，且可(kě)宽電(diàn)压运行（5-2.7V），抗干扰能(néng)力强，可(kě)降低一般8位机中的软件抗干扰设计工作量和硬件的使用(yòng)量。

　　AVR单片机技术體(tǐ)现了单片机集多(duō)种器件（包括FLASH程序存储器、看门狗、EEPROM、同/异步串行口、TWI、SPI、A/D模数转换器、定时器/计数器等）和多(duō)种功能(néng)（增强可(kě)靠性的复位 系统、降低功耗抗干扰的休眠模式、品种多(duō)门类全的中断系统、具输入捕获和比较匹配输出等多(duō)样化功能(néng)的定时器/计数器、具替换功能(néng)的I/O端口…… ）于一身，充分(fēn)體(tǐ)现了单片机技术的从“片自為(wèi)战”向“片上系统SoC”过渡的发展方向。

　　综上所述，AVR单片机博采众長(cháng)，又(yòu)具独特技术，不愧為(wèi)8位机中的佼佼者。