BASCOM-AVR初级入门教程—第二讲 认识AVR单片机

箫天

第二讲 认识AVR单片机

　　
　　关于AVR单片机的资料，网上一搜一大堆，这里就不细讲了。
　　这里主要介绍一下AVR单片机的基本电路和熔丝位设置，熔丝对于初学者来说可能比较头疼。
　　芯片的说明书（DATASHEET）是最好的老师，尤其初学者，一定要多看，反复看，初级问题一般会在上面找到答案。AVR的说明书编得非常详细，多数常用芯片还提供中文版，这也降低了初学者的入门门槛。
　　MEGA8和MEGA16是比较常用的AVR芯片，本教程主要以这两款芯片为例。

　　2.1　外部复位电路

　　外部复位由外加于RESET 引脚的低电平产生，按下SW，触发复位动作，MCU重新启动。
　　C1的作用是为了稳定可靠，按键按下后电容被迅速放电，按键松开后，通过电阻向电容充电，以保证足够长的复位时间确保稳定复位。
　　D1的作用有两个：一是将复位输入的最高电压钳在Vcc+0.5V 左右；二是当断电时，将R1电阻短路，让C1快速放电，下一次来电时，能产生有效的复位。
　　实际应用电路中，可以省掉D1、C1。若不需要外部复位，SW也可省掉，RESET引脚只接10K电阻到VCC。MCU上电后，RESET引脚内部上拉为高电平，悬空不接任何电路，MCU也能正常工作。

　　2.2　振荡电路
　　AVR系统时钟源可由外部晶体、内部RC振荡器、外部RC振荡器、外部时钟提供，通过配置熔丝位进行选择。
　　 通常使用外部晶体和内部RC两种方式之一。如果熔丝配置成外部RC或外部时钟，会造成芯片不能通过ISP（串行编程）进行正常编程，这就是所谓的芯片被锁，后面有较详细介绍。

　　MEGA系列AVR单片机使用外部晶振时，C1、C2这两只电容不接也能正常工作，规范的电路一般还是接上。如果不需要太高精度的时钟，可以使用内部RC振荡，即不需要接任何外围零件。

　　当进行串口通讯时，一般需要接适合串口数据传输的特殊频率晶振，比如常用的3.6864MHz、7.3728MHz、11.0592MHz等。
　　下表列出了不同波特率和不同晶振频率下，实际产生的波特率与目标波特率的偏差。一般偏差不超过0.5%是可以接受的，但偏差较大时发送器的抗噪性会降低。特别是需要传输大量数据时，应选择偏差小的波特率和晶振频率组合。

波特率(bps)	3.6864MHz	4.0000MHz	7.3728MHz	8.0000MHz	11.0592MHz	14.7456MHz	16.0000MHz
2400	0.0%	0.2%	0.0%	-0.1%	0.0%	0.0%	0.0%
4800	0.0%	0.2%	0.0%	0.2%	0.0%	0.0%	-0.1%
9600	0.0%	0.2%	0.0%	0.2%	0.0%	0.0%	0.2%
14.4k	0.0%	-0.8%	0.0%	0.6%	0.0%	0.0%	-0.1%
19.2k	0.0%	0.2%	0.0%	0.2%	0.0%	0.0%	0.2%
28.8k	0.0%	2.1%	0.0%	-0.8%	0.0%	0.0%	0.6%
38.4k	0.0%	0.2%	0.0%	0.2%	0.0%	0.0%	0.2%
57.6k	0.0%	-3.5%	0.0%	2.1%	0.0%	0.0%	-0.8%
76.8k	0.0%	-7.0%	0.0%	0.2%	0.0%	0.0%	0.2%
115.2k	0.0%	8.5%	0.0%	-3.5%	0.0%	0.0%	2.1%
230.4k	0.0%	8.5%	0.0%	8.5%	0.0%	0.0%	-3.5%
250k	-7.8%	0.0%	-7.8%	0.0%	-7.8%	5.3%	0.0%
0.5M	-7.8%	0.0%	-7.8%	0.0%	-7.8%	-7.8%	0.0%
1M	–	–	-7.8%	0.0%	–	-7.8%	0.0%

　　2.2　ISP下载电路
　　2.2.1　ISP是一种通用的程序下载方式，所有AVR单片机都有ISP下载接口。　　
ISP下载线成本低廉，制作简单，可以使用ISP编程软件通过ISP下载线对AVR单片机进行读写操作。

　　大部分AVR的ISP接口使用SCK、MOSI、MISO引脚，如Ttiny13/24/2313、Mega48/88/16、Mega8/16/32/162、Mega8515/8535等。少部分而使用SCK、PDI、PDO引脚，如Mega64/128/1281等。对应引脚如下表所示。

ISP	Mega8等	Mega128等
MISO	MISO	PDO
VCC	VCC	VCC
SCK	SCK	SCK
MOSI	MOSI	PDI
RESET	RESET	RESET
GND	GND	GND

　　2.2.2　下载线种类很多，只简单讲一下最常用的两种，并口和USBASP下载线。并口下载线顾名思义接电脑的并口（打印口），制作简单，价格便宜，可用SLISP软件（双龙）进行操作。USBASP下载线是一位德国人开发的，接电脑的USB口，用一片Mega8做控制芯片，使用方便，可用PROGISP软件（智峰）进行操作。

　　

AVR ISP并口下载线电路

AVR ISP简易并口下载线电路

USBASP官方电路图

　　USBASP为开源项目，从官方网站上可以下载所有资料。注意的一点是电路中的D1、D2稳压二极管不能省略，USB数据传输线电气电平为3.3V，若省略，可能造成电脑不能正确识别USBASP设备。
　　BASCOM-AVR支持很多种下载工具，其中包括并口和USBASP下载线，帮助里有详细说明。当在BASCOM集成环境里下载程序时，需设置<Option>-<Programmer>。如果使用并口下载线，Programmer选择STK200/300，使用USBASP时选择USBASP选项（BASCOM-AVR 1.11.9.6以后版本支持USBASP）。

　　2.3　AVR单片机熔丝设置
　　2.3.1　熔丝位是AVR单片机比较独到的特征，在每一种型号的AVR单片机内部都有一些特定含义的熔丝位，其特性表现为多次擦写的E²PROM。用户通过配置（编程）这些熔丝位，可以设置AVR的一些特性，参数以及I/O配置等，也可对片内运行代码锁定（加密）。对于初学者来说，AVR的熔丝位是“高深莫测”，稍不注意，单片机就“锁死”了。　　
　　每个熔丝位有两种状态，已编程（Programmed）和未编程（Unprogrammed）。熔丝位状态为“0”时表示已编程（Programmed），状态为“1”时表示未编程（Unprogrammed）。

　　通过设置单个或者组合熔丝位来配置AVR单片机特性。以Mega8为例。
　　BODLEVEL　   BOD电平选择       1：2.7V； 0：4.0V
　　RSTDISBL      禁用或允许PC6作为外部复位引脚　1：允许　0：禁用
　　SPIEN          SPI下载允许  　　1：SPI下载禁止　0：SPI下载使能
　　EESAVE　　　  擦除芯片时保留EEPROM数据  1：不保留；0：保留
　　SUT1和SUT0   这2个熔丝位选择复位启动时间
　　CKDEL3~0　　　这4个熔丝位选择单片机的时钟源
　　熔丝位的详细解释及其代表的意义，请仔细阅读DATASHEET，上面有非常详尽的说明。

　　2.3.2　“锁死”AVR芯片，就是配置的熔丝位使单片机状态与所处的运用环境不一致，使之不能正常工作或进行程序下载。
　　常见的几种熔丝设置不当“锁死”芯片情况：
　　①　SPIEN设置为1，即禁止ISP下载。一些ISP软件将此位设为不可编辑。
　　②　RSTDISBL设置为0，即禁止外部RESET复位，将RESET复位脚用作I/O使用（PC6）。按照ISP下载时序，需要将RESET拉低进入编程模式，将此引脚设置为I/O后，已失去了RESET功能，因而无法进行ISP下载。
　　③　CKDEL3~0设置为0000，即配置为外部时钟。初学者往往弄不清外部时钟和外部晶振，外部时钟能够自主为单片机提供时钟脉冲，例如有源晶振，外部晶振一般指无源振荡晶体。若此项设置为外部时钟而锁了芯片，可将XTAL1脚接有源晶振、信号发生器、或者用其它关单片机产生的振荡源，写回熔丝位。
　　④　CKDEL3~0设置为0101、0110、0111、1000，即配置为外部RC。这种情况需要搭个简单的RC电路进行解锁，频率可以通过方程f = 1/(3RC) 进行粗略估计，电容C 至少要22pF
　　⑤　CKDEL3~0设置为1001，即配置为外部低频晶振，如32.768KHz手表晶振。在这个低速率下，ISP下载线一般不能正常工作，造成对芯片无法再读写。
　　所谓的“锁死”，只是对于普通ISP编程操作而言，使用高压编程，可以任意配置熔丝，不存在锁死的问题。
　　笔者设计的AVR高压并行、高压串行编程器，可以对MEGA和TINY系列单片机进行任意编程。经过断断续续的改进，具备了比较完善的功能，已有很多AVR单片机爱好者使用。AVR高压并行编程器、可脱机高压并行编程器的制作资料已经公布，也有很多AVR单片机爱好者自行制作，反映很好。
　　高压并行http://www.avrbase.com/forum.php?mod=viewthread&tid=212
　　高压串行http://www.avrbase.com/forum.php?mod=viewthread&tid=189

　　2.3.3　MEGA16、32等芯片的JTAGEN熔丝位。经常有初学者问：我的MEGA16坏了，PC口不好用。这个问题往往是因为JTAGEN熔丝位。一些AVR单片机具备JTAG 接口，可以通过JTAG 接口对Flash、EEPROM、熔丝位和锁定位进行编程，可以仿真调试程序，接口使用TMS、TCK、TDI、TDO引脚。M16的这4个引脚在PORTC口上，芯片出厂默认为JTAG使能，即JTAGEN熔丝位为0，引脚作为JTAG端口，所以无法进行I/O控制。将JTAGEN熔丝位为1时，禁止JTAG使能，这4个引脚就可以作为普通I/O使用了。
　　加密位是为了保护芯片内的程序代码而设置，并行和串行方式无法读出加密芯片内的正确数据。加密位写入后，再进行写操作无效，只有执行擦除芯片操作，加密位才能恢复为1。

九天

老大的帖，顶一下

cqmiao

百年一遇的好帖。。。群里问低级问题的朋友建议都到这个帖子来看看。

gxlwq

很好的网站，顶。。。