Atmel AVR

Atmel AVR（以前称为 Atmel AVR）是美国制造商 Microchip 的 8 位微控制器系列。 该系列控制器还因其简单的结构、易于编程、免费的开发工具和可用的 DIP 外壳形式而被业余用户广泛使用。

类型分为组

• ATxmega：非常强大的处理器，具有 DMA 功能等。
• ATmega：大型 AVR 控制器，具有高达 256KiB 的闪存，采用 28 到 100 引脚封装，并带有集成硬件乘法器。
• ATtiny：较小的 AVR 控制器，具有高达 16KiB 的闪存，采用 6 到 32 引脚封装。
• AT90USB：带有集成 USB 控制器的 ATmega
• AT90CAN：带 CAN 控制器的 ATmega
• 特殊类型：一些特殊型号，例如 B. 用于控制电池充电器、LC 显示器以及电机或灯光控制。
• AT90S：过时的类型，“经典”AVR

Atmel 开发了一种具有 DSP 和 SIMD 功能的 32 位 RISC 架构，名称为 AVR32。

几乎所有类型都可以通过 ISP（AVR ISP，系统内编程器）通过 SPI 进行编程，ISP 通过简单的编程适配器连接到 PC 的串行、并行或 USB 接口。 特殊功能在于不必从目标电路中移除处理器的可能性。 相反，您可以在安装时对其重新编程。 您还可以使用电压为 12 V 的 HV 编程器（高压编程器）对 AVR 芯片进行编程。 如果 ISP 接口所需的复位引脚已通过设置熔丝位停用（例如，由于缺少空闲引脚而将其用作 I/O 引脚）并且芯片无法再通过互联网服务提供商。

较新的类型也有一个调试接口，在较小的控制器的情况下，除了电源线外，只需要复位线。相比之下，更容易访问几个引脚 (6) 可以省略，因此这里使用 JTAG 接口。 这允许根据 IEEE 标准 1149.1 使用额外的硬件/软件在特定硬件环境中检查下载到微控制器中的程序，并避免任何编程错误（调试）。

与其他微处理器系列相比的一个优势是，由于采用 RISC 体系结构，大多数寄存器指令可以在一个系统周期内处理，但跳转和乘法指令以及对存储器接口（包括 RAM 和 I/O 端口）的访问除外。。 因此，与其他架构相比，这种架构非常快。

得益于基于C等高级语言的硬件设计，编译器也可以生成非常高效的代码； 开发人员不一定非要到汇编程序级别。 ATMEGA8 的设计在芯片开发过程中已经针对 C 编译器进行了优化。

然而，与许多其他带有集成程序存储器的微处理器一样，二进制程序代码直接从闪存中执行。 因此，用于低于 3.3 V 的低电源电压的芯片版本尤其会导致处理器内核的xxx时钟速率相对较低，大部分低于 10 MHz。 由于频率与 IPS 几乎 1:1 对应，因此最多可达到 10 MIPS。 不可能使用时钟速率高于外部时钟的 PLL 来操作内部处理器内核。 这种限制是由于闪存技术的集成。 相比之下，Blackfin 等微处理器架构在执行前首先将程序代码从非易失性闪存复制到内部 SRAM 存储器，其处理器内核时钟速度超过 500 MHz，CPU 内核电源电压低于 2 V在大致相同的低功耗。

与 PICmicro 处理器相比，AVR 指令集在所有型号中保持兼容——除了 AT90S1200 的指令集受限和 ATmega 的指令集略有扩展。 但是，由于闪存大小、引导加载程序支持、乘法命令（来自 Mega）、硬件设备等不同，命令范围存在细微差异。

AVR 处理器旨在高效运行已编译的 C-代码设计。 甚至在 AVR 内核完成之前，就已经开始开发 C 编译器以确定优化潜力，例如：

• “立即加法”指令已被删除，因为除了这条指令，您还可以使用带补码的“立即减法”命令。
• 因此在裸片上释放的空间随后用于实现“使用直接 16 位参数的加法”（添加立即数）。
• 引入了“compare with carry”这样的命令，以实现 16 位和 32 位值的高效比较，这在高级语言中很常见。
• 提供了三个地址寄存器，而不是两个地址寄存器。
• 最初计划的分段内存布局被完全放弃，因为编译器难以处理。

AVR 微控制器需要 1.6 V 和 5.5 V 之间的电源电压。根据类型的不同，它们可以使用高达 32 MHz 的外部晶体运行，并提供以下外设，其中包括：ADC、定时器、看门狗、UART、两线接口(I2C)、SPI、CAN、USB、显示接口、触摸控制器、模拟比较器和外部中断。 一些外设和处理器功能的配置，例如外部时钟发生器、引导加载程序、看门狗定时器或程序存储器的读锁，不是在程序代码中执行的，而是通过单独设置的熔丝位执行的。

内存管理遵循哈佛架构的指导方针。 因此闪存、RAM 和 EEPROM 有单独的地址空间。 与更简单的微控制器相比，AVR 有 32 个寄存器，可以直接执行操作，但并非所有寄存器都具有相同的性能范围，只有 16 个寄存器。

AVR XMEGA 是具有基于 8 位 AVR 架构的高级外设和功能的微控制器。