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【经验】AVR单片机经典使用经验

2017-8-31 09:38:18 2806

0 【经验】AVR单片机经典使用经验 AVR具有上手入门快,开发方便简单的特点,但要充分体会和发挥AVR的优点,还需要应用工程师本身的硬软件设计开发能力的不断学习、实践提高。 AVR与传统类型的单片机相比,除了必须能实现原来的一些基本的功能,其在结构体系、功能部件、性能和可靠性等多方面有很大的提高和改善。功能越好的器件,需要具备更高技术和能力的人来使用和驾驭它。就象一部好的F1赛车,只有具备高超技术的驾驶员才能充分体会到车的特点,并能最大限度的发挥出车的性能。 “外行看热闹,内行看门道”,对于有一定基础的嵌入式和单片机系统设计开发的工程师,不妨先简单尝试一下AVR。开发环境与工具：PC+下载线+实际的系统板 PC上的开发软件： AVR Studio（Free）汇编+汇编调试+高级语言调试+软件仿真 ICC、CVAVR、BASCOM-AVR高级语言程序开发+程序下载。其中一个购买正版全功能,作为主要的开发环境,其它使用DEMO版,作为辅助及参考。 AVR ISP下载线： STK200 and STK200+ and STK300 ISPprogrammer。通过PC的打印机口,采用ISP技术将系统运行代码（HEX、BIN）和数据写入AVR芯片的Flash和EEProm中,编程AVR的配置熔丝位和加密位。支持决大多数的AVR芯片、以及ATMEL的51兼容芯片89S8252、89S52等。在ICC、CVAVR、BASCOM-AVR、BASCOM-8051中都内含对该下载线的支持程序。免费专用的下载程序：SLISP、PonyProg2000等。尽量不使用仿真器的建议：在开发和调试系统程序时,有许多人完全依赖于仿真器,一旦离开了仿真器时就感觉无从下手。其实,由于AVR的Flash存贮器可方便的使用ISP技术在线的多次擦写,因此建议尽量不使用（依赖）仿真器来开发和调试程序。在实际开发过程中,程序的调试可以从下几方面入手：现在的高级语言编译器（如C编译器）可以产生效率很高的机器代码,因此建议大家尽量使用高级语言编写系统程序。使用Atmel公司提供AVR Studio软件模拟仿真环境,以及其他的软件模拟仿真环境（BASCOM-AVR）。尽可能使用高级语言编写系统程序。利用目标板上的LED、LCD或异步串口。见附件“没有仿真器的情况下如何开发AVR”的介绍。提高硬件设计的合理性：尽量合理和充分使用AVR片内的资源,如EEPROM、A/D、内部的RC振荡源。尽量采用串口通信连接的外围器件,大容量的存储器、LCD控制器、打印机、不用8279（LED数码管+键盘）而使用7279等。除了必须外扩RAM（如语音和图象）,一般不提倡使用并行扩展（573+译码电路）,减小硬件和连线以及PCB板上错误的出现概率,同时也提高了系统的可靠性。并行扩展向串行扩展是发展趋势。现在有大量的新的外围器件采用高速的串行接口,如A/D、D/A、RTC、存储器等。尽量使用以及在目标板上预留ISP程序下载接口,或使用IAP技术。优点：ISP接口与I/O的兼容性比JETAG好。缺点：不能在线调试注意和掌握AVR配置熔丝位的使用： . 系统晶振的选择 .BOD的使用 .启动延时.Mega8的PC6引脚,RESET与通用I/O的转换 .JETAG接口和通用I/O的转换 .启动向量的转换,BOOT-LOAT区大小的设置提高硬件可靠性的考虑: .尽量采用片内晶体、采用低频率的系统时钟、振荡电路的输出小幅度。 .选择合适的启动延时参数 .使用BOD、片内的看门狗 .合理休眠方式的使用 .不用I/O口设定输出低电平 .利用内部的EEProm和寄存器MCUCSR判断复位标志,进行不同的处理提高软件设计的能力和水平: 尽量合理采用高级语言设计编写系统程序。有许多人认为使用汇编写程序比较精简,而用高级语言开发会浪费很多程序空间,其实这是一种误解。对一个有经验的,而且非常熟悉某种单片机的汇编高手而言,他是能写出比高级语言更精简的代码。而对汇编不是很熟的开发者、或突然更换了一种新的单片机,您能保证一定可以写出比高级语言更简练的代码吗？高级语言的优越性是汇编语言不能比的： .程序移植方便 .程序的坚固性 .数学运算的支持 .条理清晰的结构化编程,程序的可维护性。 .可协同开发软件,开发周期短。现在的高级语言编译器（如C编译器）已可以产生代码效率很高的机器代码,因此建议大家能用高级语言实现的程序尽可能使用高级语言写,在对速度和时序要求特严的场合可以采用混合编程的方法来解决。更深入和全面的掌握各种串行通信协议的规程: 嵌入式系统目前以大量的使用串行接口外围芯片和各种通信接口,如RS232、两线（I2C）、三线（SPI）、单总线、USB、CAN、TCP/IP等。开发人员和程序员应了解低层协议,熟悉硬件怎样和如何实现低层协议,如何定义可靠的上层应用协议,以及低层协议驱动同上层应用协议之间的接口设计（中间层软件的实现）等。硬件工程师的软件编写能力要提高,采用标准程序编写方式、完善的软件整体框架的设计、良好的数据结构和程序结构系统。（计算机软件专业的程序设计员对硬件不熟悉、大部分是在操作系统支持下编写软件,对低层接口和协议的驱动层以及接口也不了解,往往也编写不出好的单片机系统程序。）通信接口的编写应尽量 .采用中断+缓冲区, .分层+结构化设计, .尽量不使用轮循方式(降低AVR的效率)。参见URAT（RS232）驱动+中间层软件示例。采用好的系统设计模式：尽量不使用传统的前后台（中断）系统设计模式,任务之间相互影响和干扰,无法定时操作。如设计一个采用动态扫描方式驱动的8位LED数码管显示+动态扫描的4*4矩阵键盘。采用timeTip+状态机设计+CASE结构,实现多任务并行运行系统设计方法。或时间触发式的系统设计。（见：《时间触发嵌入式系统设计模式》中国电力出版社 2004.6）移植小型嵌入式操作系统,如UCOS-II。在网上有些免费的基于AVR的简洁的操作系统。提高C语言的编程能力和软件应用水平：熟悉和用好C中的数据结构体、指针应用、内存管理等较高级的应用。熟悉和了解你所使用的高级语言开发平台的特点。这些平台是针对某一类处理器的,包含许多特殊的不兼容的语句和扩展的结构、语句、函数等。尽管使用方便,但由于其不透明性和时间的不确定性,因此要合理使用。如C中的getchar()、putchar()等。AVR有多个开发平台,每个都有其特点和不足。能够综合使用这些平台,相互互补,能够提高开发效率。如通过ICC、CVAVR的程序生成器CodeWizard学习和了解AVR的硬件设置,简化计算,快速的生成程序基本模块,如“一个URAT（RS232）低层驱动+中间层软件示例”。 0
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