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2020年02月04日 | AVR单片机及其特点

2020-02-04 来源:eefocus

什么是AVR单片机? AVR单片机有什么优点? 什么要选择AVR单片机?


AVR单片机是ATMEL公司研制开发的一种新型单片机,它与51单片机、PIC单片机相比具有一系列的优点:


1:在相同的系统时钟下AVR运行速度最快;


2: 芯片内部的Flsah、EEPROM、SRAM容量较大;


3:所有型号的Flash、EEPROM都可以反复烧写、全部支持在线编程烧写(ISP);


4:多种频率的内部RC振荡器、上电自动复位、看门狗、启动延时等功能,零外围电路也可以工作;


5:每个IO口都可以以推换驱动的方式输出高、低电平,驱动能力强;


6:内部资源丰富,一般都集成AD、DA模数器;PWM;SPI、USART、TWI、I2C通信口;丰富的中断源等。


目前支持AVR单片机编译器的语言主要有汇编语言、C语言、BASIC语言等。其中C编译器主要有CodeVisionAVR、AVRGCC、IAR、ICCAVR等,C语言编译器由于它具有功能强大、 运用灵活、代码小、运行速度快等先天性的优点,使得它在专业程序设计上具有不可代替的地位。


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的单片机可以广泛应用于计算机外部设备、工业实时控制、仪器仪表、通讯设备、家用电器等各个领域。


AVR的主要特性


高可靠性、功能强、高速度、低功耗和低价位 , 一直是衡量单片机性能的重要指标,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差等原因,所以采取稳妥方案:即采用较高的分频系数对时钟分频,使得指令周期长,执行速度慢。以后的 CMOS单片机虽然采用提高时钟频率和缩小分频系数等措施,但这种状态并未被彻底改观(51以及51兼容)。此间虽有某些精简指令集单片机(RISC)问世,但依然沿袭对时钟分频的作法。


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;采用精简指令集,以字作为指令长度单位,将内容丰富的操作数与操作码安排在一字之中(指令集中占大多数的单周期指令都是如此),取指周期短,又可预取指令,实现流水作业,故可高速执行指令。当然这种速度上的升跃,是以高可靠性为其后盾的。


AVR单片机硬件结构采取8位机与16位机的折中策略,即采用局部寄存器存堆(32个寄存器文件)和单体高速输入/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;同时又减少了对外设管理的开销,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、性能和成本诸多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。内嵌长寿命的EEProm可长期保存关键数据,避免断电丢失。片内大容量的RAM不仅能满足一般场合的使用,同时也更有效的支持使用高级语言开发系统程序,并可像MCS-51单片机那样扩展外部 RAM。


AVR单片机的I/O线全部带可设置的上拉电阻、可单独设定为输入/输出、可设定(初始)高阻输入、驱动能力强(可省去功率驱动器件)等特性,使的得I/O口资源灵活、功能强大、可充分利用。


AVR单片机片内具备多种独立的时钟分频器,分别供URAT、I2C、SPI使用。其中与8/16位定时器配合的具有多达10 位的预分频器,可通过软件设定分频系数提供多种档次的定时时间。AVR单片机独有的“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,生成占空比可变、频率可变、相位可变方波的设计方法(即脉宽调制输出PWM)”更是令人耳目一新。


增强性的高速同/异步串口,具有硬件产生校验码、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,提高了通信的可靠性,方便程序编写,更便于组成分布式网络和实现多机通信系统的复杂应用,串口功能大大超过MCS-51/96单片机的串口,加之AVR单片机高速,中断服务时间短,故可实现高波特率通讯。


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、总线仲裁等功能,能实现主/从机的收/发全部4种组合的多机通信。SPI支持主/从机等4种组合的多机通信。


AVR单片机有自动上电复位电路、独立的看门狗电路、低电压检测电路BOD,多个复位源(自动上下电复位、外部复位、看门狗复位、BOD复位),可设置的启动后延时运行程序,增强了嵌入式系统的可靠性。


AVR单片机具有多种省电休眠模式,且可宽电压运行(5-2.7V),抗干扰能力强,可降低一般8位机中的软件抗干扰设计工作量和硬件的使用量。 AVR单片机技术体现了单片机集多种器件(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)和多种功能(增强可靠性的复位系统、降低功耗抗干扰的休眠模式、品种多门类全的中断系统、具输入捕获和比较匹配输出等多样化功能的定时器/计数器、具替换功能的I/O端口…… )于一身,充分体现了单片机技术的从“片自为战”向“片上系统SoC”过渡的发展方向。


综上所述,AVR单片机博采众长,又具独特技术,不愧为8位机中的佼佼者。


AVR系列单片机的选型


AVR单片机系列齐全,可适用于各种不同场合的要求。AVR单片机有3个档次:


低档Tiny系列AVR单片机: 主要有Tiny11/12/13/15/26/28等;


中档AT90S系列AVR 单片机: 主要有AT90S1200/2313/8515/8535等; (正在淘汰或转型到Mega中)


高档ATmega系列AVR单片机: 主要有ATmega8/16/32/64/128( 存储容量为8/16/32/64/128 KB)以及ATmega8515/8535等。


AVR器件引脚从8脚到64脚, 还有各种不同封装供选择。


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HARTING公司自1945年成立以来,在电子行业里经历了多个重要的发展阶段,以下是五个与HARTING公司发展相关的事实性故事:

1. 创立与初期发展

创立背景:1945年,Wilhelm和Marie Harting在德国创立了HARTING公司,起初以生产日常所需的设备为主,如节能灯泡、电炉等。随着德国工业的发展,他们逐渐意识到新兴行业对技术产品的需求,于是将公司转向开发和生产电气连接器及连接系统。这一转变标志着HARTING正式进入电子行业,并为其后续发展奠定了基础。

初期产品:早期,HARTING开发的Han®连接器在市场上取得了巨大成功,该连接器以其坚固耐用、易于操作的特点,迅速成为行业内的标准产品,为HARTING在电子行业树立了良好的口碑。

2. 技术创新与全球化拓展

技术创新:HARTING始终致力于技术创新,不断推出新产品以满足市场需求。例如,他们研发的矩形连接器在1965年问世后,迅速替代了传统的圆形军用规格连接器,成为工业连接的新标准。此外,HARTING还在数据通信、网络技术、芯片卡、多媒体技术等领域取得了显著成就。

全球化拓展:随着业务的不断发展,HARTING开始在全球范围内设立子公司和生产工厂。目前,HARTING已在40多个国家设立了附属公司,生产工厂遍布德国、英国、瑞士、美国、罗马尼亚及中国等7个国家。这种全球化布局不仅提升了HARTING的市场占有率,还使其能够更好地服务全球客户。

3. 进入中国市场

中国市场布局:1988年,HARTING正式进入中国市场,并在珠海投资兴建了生产基地。这一举措标志着HARTING对中国市场的重视和承诺。随着在中国市场的不断深耕,HARTING已在中国设立了多个销售和服务中心,覆盖了包括香港、珠海、深圳、广州在内的多个城市。

本地化生产与服务:为了更好地服务中国客户,HARTING在中国实现了本地化生产和服务。他们不仅提供高质量的产品,还为客户提供设计咨询、系统集成、定制化解决方案等一系列专业服务。这些举措使HARTING在中国市场赢得了广泛认可。

4. 工业4.0与数字化转型

工业4.0引领者:面对工业4.0和数字化转型的浪潮,HARTING积极投入研发和创新,推出了多款面向未来的产品和技术。例如,HARTING MICA®是一款将工业4.0功能引入现有机器和设备的工业边缘网关,它能够帮助企业实现生产过程的智能化和自动化。

数字化转型服务:除了产品创新外,HARTING还为客户提供数字化转型的解决方案和服务。他们利用自身在连接技术领域的优势,帮助企业构建高效、可靠的数字化生产体系,提升生产效率和产品质量。

5. 定制化解决方案与行业应用

定制化解决方案:HARTING深知不同行业对连接技术的不同需求,因此他们始终致力于为客户提供定制化的解决方案。无论是电力、通信、自动化还是航空、汽车等行业,HARTING都能根据客户的具体需求,提供最适合的连接技术和产品。

行业应用案例:在多个行业领域,HARTING的产品和技术都得到了广泛应用。例如,在汽车行业,HARTING的3D-MID技术帮助客户将复杂的电子设备集成到汽车中,提高了汽车的安全性和舒适性;在轨道交通行业,HARTING的连接器产品被广泛应用于信号传输和电源分配等领域,确保了轨道交通的安全运行。

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故事一:技术创新与产品线拓展

Floeth Electronic Ltd自1987年在德国迪特FLOETH成立以来,始终致力于电力自动化领域的技术创新。公司最初专注于DC-DC转换器的研发与生产,针对工业、汽车及机载设备设计了能在极端温度(-40℃至+105℃)下稳定工作的产品。随着市场需求的变化,Floeth Electronic逐步扩展了其产品线,推出了包括转换器、驱动器、控制器、放大器、过滤器、逆变器和脉冲变压器在内的多种电力自动化产品。这些产品不仅满足了工业客户对高性能和可靠性的需求,还因其高绝缘性和符合EN/UL/CSA等安全法规认证而备受信赖。

故事二:台湾生产单元的建立

为了进一步提升产能和效率,Floeth Electronic于1994年在台湾桃园设立了生产单元。这一战略举措使得公司能够更灵活地应对亚洲市场的需求,并利用台湾成熟的电子制造业供应链优势。台湾生产单元专注于高精度、高效率的电力自动化产品生产,不仅提高了产品质量,还降低了生产成本。这一举措不仅增强了Floeth Electronic在全球市场的竞争力,也为其后续的发展奠定了坚实基础。

故事三:IGBT驱动器及控制器的高电压应用

在电力电子领域,IGBT(绝缘栅双极型晶体管)的应用日益广泛。Floeth Electronic凭借其深厚的技术积累,成功研发了高电压应用的IGBT驱动器及控制器,最高可达8kVAC MS。这些产品广泛应用于高压电力传输、工业电机控制等领域,以其卓越的性能和稳定性赢得了市场的广泛认可。这一技术的突破不仅提升了Floeth Electronic在电力自动化领域的地位,也为其在新能源、智能电网等新兴领域的发展提供了有力支持。

故事四:脉冲变压器的广泛应用

Floeth Electronic的脉冲变压器在雷达、变换技术等领域有着广泛的应用。这些变压器通过匹配负载电阻与馈线特性阻抗、升高或降低脉冲电压、改变脉冲极性等方式,实现了对复杂电路的高效控制。此外,脉冲变压器还广泛应用于变压器次级电路和初级电路的隔离应用,以及作为功率合成及变换元件等。这些产品的广泛应用不仅展示了Floeth Electronic在电力电子技术领域的深厚实力,也为其在更多领域的发展提供了可能。

故事五:国际合作与市场拓展

随着全球电子市场的不断融合与发展,Floeth Electronic积极寻求国际合作机会,以拓展其市场版图。公司与中国、美国等多个国家的知名企业建立了紧密的合作关系,共同研发和推广电力自动化产品。这些合作不仅为Floeth Electronic带来了先进的技术和管理经验,还帮助其更好地了解不同市场的需求和趋势。通过国际合作,Floeth Electronic不断提升其品牌影响力和市场竞争力,为全球客户提供更加优质的产品和服务。

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