AVR單片機技術原理
AVR單片機介紹
單片機又稱單片微控制器，它是把一個計算機系統集成到一個芯片上，概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。單片機技術是計算機技術的一個分支,是簡易機器人的核心元件。 1997年,由ATMEL公司挪威設計中心的A先生與V先生利用ATMEL公司的Flash新技術, 共同研發出RISC精簡指令集的高速8位單片機，簡稱AVR。[編輯本段]AVR單片機的優勢特征 單片機已廣泛地應用于軍事、工業、家用電器、智能玩具、便攜式智能儀表和機器人制作等領域，使產品功能、精度和質量大幅度提升，且電路簡單，故障率低，可靠性高，成本低廉。單片機種類很多，在簡易機器人制作和創新中，為什么選用AVR單片機呢？ 一、簡便易學，費用低廉 首先，對于非專業人員來說，選擇AVR單片機的最主要原因，是進入AVR單片機開發的門檻非常低，只要會操作電腦就可以學習AVR單片機的開發。單片機初學者只需一條ISP下載線，把編輯、調試通過的軟件程序直接在線寫入AVR單片機，即可以開發AVR單片機系列中的各種封裝的器件。AVR單片機因此在業界號稱“一線打天下”。 其次，AVR單片機便于升級。AVR程序寫入是直接在電路板上進行程序修改、燒錄等操作，這樣便于產品升級。 再次，AVR單片機費用低廉。學習AVR單片機可使用ISP在線下載編程方式(即把PC機上編譯好的程序寫到單片機的程序存儲器中)，不需購買仿真器、編程器、擦抹器和芯片適配器等，即可進行所有AVR單片機的開發應用，這可節省很多開發費用。程序存儲器擦寫可達10000次以上，不會產生報廢品。 二、高速、低耗、保密 首先，AVR單片機是高速嵌入式單片機： 1、AVR單片機具有預取指令功能，即在執行一條指令時，預先把下一條指令取進來，使得指令可以在一個時鐘周期內執行。 2、多累加器型，數據處理速度快。AVR單片機具有32個通用工作寄存器，相當于有32條立交橋，可以快速通行。 3、中斷響應速度快。AVR單片機有多個固定中斷向量入口地址，可快速響應中斷。 其次，AVR單片機耗能低。對于典型功耗情況，WDT關閉時為100nA，更適用于電池供電的應用設備。有的器件最低1.8 V即可工作。 再次，AVR單片機保密性能好。它具有不可破解的位加密鎖Lock Bit技術，保密位單元深藏于芯片內部，無法用電子顯微鏡看到。 三、I/O口功能強,具有A/D轉換等電路 1. AVR單片機的I/O口是真正的I/O口，能正確反映I/O口輸入/輸出的真實情況。工業級產品，具有大電流(灌電流)10～40 mA,可直接驅動可控硅SCR或繼電器，節省了外圍驅動器件。 2. AVR單片機內帶模擬比較器，I/O口可用作A/D轉換，可組成廉價的A/D轉換器。ATmega48/8/16等器件具有8路10位A/D。 3. 部分AVR單片機可組成零外設元件單片機系統，使該類單片機無外加元器件即可工作，簡單方便，成本又低。 4. AVR單片機可重設啟動復位,以提高單片機工作的可靠性。有看門狗定時器實行安全保護,可防止程序走亂(飛),提高了產品的抗干擾能力。 四、有功能強大的定時器/計數器及通訊接口 定時/計數器T/C有8位和16位,可用作比較器。計數器外部中斷和PWM(也可用作D/A)用于控制輸出，某些型號的AVR單片機有3～4個PWM，是作電機無級調速的理想器件。 AVR單片機有串行異步通訊UART接口,不占用定時器和SPI同步傳輸功能,因其具有高速特性，故可以工作在一般標準整數頻率下,而波特率可達576K。
標簽：
AVR
單片機技術
上傳時間：
2013-10-18
上傳用戶：二十八號
EZ-USB FX系列單片機USB外圍設備設計與應用:PART 1 USB的基本概念第1章 USB的基本特性1.1 USB簡介21.2 USB的發展歷程31.2.1 USB 1.131.2.2 USB 2.041.2.3 USB與IEEE 1394的比較41.3 USB基本架構與總線架構61.4 USB的總線結構81.5 USB數據流的模式與管線的概念91.6 USB硬件規范101.6.1 USB的硬件特性111.6.2 USB接口的電氣特性121.6.3USB的電源管理141.7 USB的編碼方式141.8 結論161.9 問題與討論16第2章 USB通信協議2.1 USB通信協議172.2 USB封包中的數據域類型182.2.1 數據域位的格式182.3 封包格式192.4 USB傳輸的類型232.4.1 控制傳輸242.4.2 中斷傳輸292.4.3 批量傳輸292.4.4 等時傳輸292.5 USB數據交換格式302.6 USB描述符342.7 USB設備請求422.8 USB設備群組442.9 結論462.10 問題與討論46第3章 設備列舉3.1注冊表編輯器473.2設備列舉的步驟493.3設備列舉步驟的實現--使用CATC分析工具513.4結論613.5問題與討論61第4章 USB芯片與EZUSB4.1USB芯片的簡介624.2USB接口芯片644.2.1Philips接口芯片644.2.2National Semiconductor接口芯片664.3內含USB單元的微處理器684.3.1Motorola694.3.2Microchip694.3.3SIEMENS704.3.4Cypress714.4USB芯片總攬介紹734.5USB芯片的選擇與評估744.6問題與討論80第5章 設備與驅動程序5.1階層式的驅動程序815.2主機的驅動程序835.3驅動程序的選擇865.4結論865.5問題與討論87第6章 HID群組6.1HID簡介886.2HID群組的傳輸速率886.3HID描述符906.3.1報告描述符936.3.2主要 main 項目類型966.3.3整體 global 項目卷標976.3.4區域 local 項目卷標986.3.5簡易的報告描述符996.3.6Descriptor Tool 描述符工具 1006.3.7兼容測試程序1016.4HID設備的基本請求1026.5Windows通信程序1036.6問題與討論106PART 2 硬件技術篇第7章 EZUSB FX簡介7.1簡介1097.2EZUSB FX硬件框圖1097.3封包與PID碼1117.4主機是個主控者1137.4.1從主機接收數據1137.4.2傳送數據至主機1137.5USB方向1137.6幀1147.7EZUSB FX傳輸類型1147.7.1批量傳輸1147.7.2中斷傳輸1147.7.3等時傳輸1157.7.4控制傳輸1157.8設備列舉1167.9USB核心1167.10EZUSB FX單片機1177.11重新設備列舉1177.12EZUSB FX端點1187.12.1EZUSB FX批量端點1187.12.2EZUSB FX控制端點01187.12.3EZUSB FX中斷端點1197.12.4EZUSB FX等時端點1197.13快速傳送模式1197.14中斷1207.15重置與電源管理1207.16EZUSB 2100系列1207.17FX系列--從FIFO1227.18FX系列--GPIF 通用型可程序化的接口 1227.19AN2122/26各種特性的摘要1227.20修訂ID1237.21引腳描述123第8章 EZUSB FX CPU8.1簡介1308.28051增強模式1308.3EZUSB FX所增強的部分1318.4EZUSB FX寄存器接口1318.5EZUSB FX內部RAM1318.6I/O端口1328.7中斷1328.8電源控制1338.9特殊功能寄存器 SFR 1348.10內部總線1358.11重置136第9章 EZUSB FX內存9.1簡介1379.28051內存1389.3擴充的EZUSB FX內存1399.4CS#與OE#信號1409.5EZUSB FX ROM版本141第10章 EZUSB FX輸入/輸出端口10.1簡介14310.2I/O端口14310.3EZUSB輸入/輸出端口寄存器14610.3.1端口配置寄存器14710.3.2I/O端口寄存器14710.4EZUSB FX輸入/輸出端口寄存器14910.5EZUSB FX端口配置表15110.6I2C控制器15610.78051 I2C控制器15610.8控制位15810.8.1START位15810.8.2STOP位15810.8.3LASTRD位15810.9狀態位15910.9.1DONE位15910.9.2ACK位15910.9.3BERR位15910.9.4ID1, ID015910.10送出 WRITE I2C數據16010.11接收 READ I2C數據16010.12I2C激活加載器16010.13SFR尋址 FX 16210.14端口A~E的SFR控制165第11章 EZUSB FX設備列舉與重新設備列舉11.1簡介16711.2預設的USB設備16911.3USB核心對于EP0設備請求的響應17011.4固件下載17111.5設備列舉模式17211.6沒有存在EEPROM17311.7存在著EEPROM, 第一個字節是0xB0 0xB4, FX系列11.8存在著EEPROM, 第一個字節是0xB2 0xB6, FX系列11.9配置字節0,FX系列17711.10重新設備列舉 ReNumerationTM 17811.11多重重新設備列舉 ReNumerationTM 17911.12預設描述符179第12章 EZUSB FX批量傳輸12.1簡介18812.2批量輸入傳輸18912.3中斷傳輸19112.4EZUSB FX批量IN的例子19112.5批量OUT傳輸19212.6端點對19412.7IN端點對的狀態19412.8OUT端點對的狀態19512.9使用批量緩沖區內存19512.10Data Toggle控制19612.11輪詢的批量傳輸的范例19712.12設備列舉說明19912.13批量端點中斷19912.14中斷批量傳輸的范例20112.15設備列舉說明20512.16自動指針器205第13章 EZUSB控制端點013.1簡介20913.2控制端點EP021013.3USB請求21213.3.1取得狀態 Get_Status 21413.3.2設置特性(Set_Feature)21713.3.3清除特性(Clear_Feature)21813.3.4取得描述符(Get_Descriptor)21913.3.5設置描述符(Set Descriptor)22313.3.6設置配置(Set_Configuration)22513.3.7取得配置(Get_Configuration)22513.3.8設置接口(Set_Interface)22513.3.9取得接口(Get_Interface)22613.3.10設置地址(Set_Address)22713.3.11同步幀22713.3.12固件加載228第14章 EZUSB FX等時傳輸14.1簡介22914.2等時IN傳輸23014.2.1初始化設置23014.2.2IN數據傳輸23014.3等時OUT傳輸23114.3.1初始化設置23114.3.2數據傳輸23214.4設置等時FIFO的大小23214.5等時傳輸速度23414.5.1EZUSB 2100系列23414.5.2EZUSB FX系列23514.6快速傳輸 僅存于2100系列 23614.6.1快速寫入23614.6.2快速讀取23714.7快速傳輸的時序 僅存于2100系列 23714.7.1快速寫入波形23814.7.2快速讀取波形23914.8快速傳輸速度(僅存于2100系列)23914.9其余的等時寄存器24014.9.1除能等時寄存器24014.9.20字節計數位24114.10以無數據來響應等時IN令牌24214.11使用等時FIFO242第15章 EZUSB FX中斷15.1簡介24315.2USB核心中斷24415.3喚醒中斷24415.4USB中斷信號源24515.5SUTOK與SUDAV中斷24815.6SOF中斷24915.7中止 suspend 中斷24915.8USB重置中斷24915.9批量端點中斷25015.10USB自動向量25015.11USB自動向量譯碼25115.12I2C中斷25215.13IN批量NAK中斷 僅存于AN2122/26與FX系列 25315.14I2C STOP反相中斷 僅存于AN2122/26與FX系列 25415.15從FIFO中斷 INT4 255第16章 EZUSB FX重置16.1簡介25716.2EZUSB FX打開電源重置 POR 25716.38051重置的釋放25916.3.1RAM的下載26016.3.2下載EEPROM26016.3.3外部ROM26016.48051重置所產生的影響26016.5USB總線重置26116.6EZUSB脫離26216.7各種重置狀態的總結263第17章 EZUSB FX電源管理17.1簡介26517.2中止 suspend 26617.3回復 resume 26717.4遠程喚醒 remote wakeup 269第18章 EZUSB FX系統18.1簡介27118.2DMA寄存器描述27218.2.1來源. 目的. 傳輸長度地址寄存器27218.2.2DMA起始與狀態寄存器27518.2.3DMA同步突發使能寄存器27518.2.4虛擬寄存器27818.3RD/FRD與WR/FWR DMA閃控的選擇27818.4DMA閃控波形與延伸位的交互影響27918.4.1DMA外部寫入27918.4.2DMA外部讀取280第19章 EZUSB FX寄存器19.1簡介28219.2批量數據緩沖區寄存器28319.3等時數據FIFO寄存器28419.4等時字節計數寄存器28519.5CPU寄存器28719.6I/O端口配置寄存器28819.7I/O端口A~C輸入/輸出寄存器28919.8230 Kbaud UART操作--AN2122/26寄存器29119.9等時控制/狀態寄存器29119.10I2C寄存器29219.11中斷29419.12端點0控制與狀態寄存器29919.13端點1~7的控制與狀態寄存器30019.14整體USB寄存器30519.15快速傳輸30919.16SETUP數據31119.17等時FIFO的容量大小31119.18通用I/F中斷使能31219.19通用中斷請求31219.20輸入/輸出端口寄存器D與E31319.20.1端口D輸出31319.20.2輸入端口D腳位31319.20.3端口D輸出使能31319.20.4端口E輸出31319.20.5輸入端口E腳位31419.20.6端口E輸出使能31419.21端口設置31419.22接口配置31419.23端口A與端口C切換配置31619.23.1端口A切換配置#231619.23.2端口C切換配置#231719.24DMA寄存器31919.24.1來源. 目的. 傳輸長度地址寄存器31919.24.2DMA起始與狀態寄存器32019.24.3DMA同步突發使能寄存器32019.24.4選擇8051 A/D總線作為外部FIFO321PART 3 固件技術篇第20章 EZUSB FX固件架構與函數庫20.1固件架構總覽32320.2固件架構的建立32520.3固件架構的副函數鉤子32520.3.1工作分配器32620.3.2設備請求 device request 32620.3.3USB中斷服務例程32920.4固件架構整體變量33220.5描述符表33320.5.1設備描述符33320.5.2配置描述符33420.5.3接口描述符33420.5.4端點描述符33520.5.5字符串描述符33520.5.6群組描述符33520.6EZUSB FX固件的函數庫33620.6.1包含文件 *.H 33620.6.2子程序33620.6.3整體變量33820.7固件架構的原始程序代碼338第21章 EZUSB FX固件范例程序21.1范例程序的簡介34621.2外圍I/O測試程序34721.3端點對, EP_PAIR范例35221.4批量測試, BulkTest范例36221.5等時傳輸, ISOstrm范例36821.6問題與討論373PART 4 實驗篇第22章 EZUSB FX仿真器22?1簡介37522?2所需的工具37622?3EZUSB FX框圖37722.4EZUSB最終版本的系統框圖37822?5第一次下載程序37822.6EZUSB FX開發系統框圖37922.7設置開發環境38022.8EZUSB FX開發工具組的內容38122.9EZUSB FX開發工具組軟件38222.9.1初步安裝程序38222.9.2確認主機 個人計算機 是否支持USB38222.10安裝EZUSB控制平臺. 驅動程序以及文件38322.11EZUSB FX開發電路板38522.11.1簡介38522.11.2開發電路板的瀏覽38522.11.3所使用的8051資源38622.11.4詳細電路38622.11.5LED的顯示38722.11.6Jumper38722.11.7連接器39122.11.8內存映象圖39222.11.9PLD信號39422.11.10PLD源文件文件39522.11.11雛形板的擴充連接器P1~P639722.11.12Philips PCF8574 I/O擴充IC40022.12DMA USB FX I/O LAB開發工具介紹40122.12.1USBFX簡介40122.12.2USBFX及外圍整體環境介紹40322?12?3USBFX與PC連接軟件介紹40422.12.4USBFX硬件功能介紹404第23章 LED顯示器輸出實驗23.1硬件設計與基本概念40923.2固件設計41023.3.1固件架構文件FW.C41123.3.2描述符文件DESCR.A5141223.3.3外圍接口文件PERIPH.C41723.4固件程序代碼的編譯與鏈接42123.5Windows程序, VB設計42323.6INF文件的編寫設計42423.7結論42623.8問題與討論427第24章 七段顯示器與鍵盤的輸入/輸出實驗24.1硬件設計與基本概念42824.2固件設計43124.2.1七段顯示器43124.2.24×4鍵盤掃描43324.3固件程序代碼的編譯與鏈接43424.4Windows程序, VB設計43624.5問題與討論437第25章 LCD文字型液晶顯示器輸出實驗25.1硬件設計與基本概念43825.1.1液晶顯示器LCD43825.2固件設計45225.3固件程序代碼的編譯與鏈接45625.4Windows程序, VB設計45725.5問題與討論458第26章 LED點陣輸出實驗26.1硬件設計與基本概念45926.2固件設計46326.3固件程序代碼的編譯與鏈接46326.4Windows程序, VB設計46526.5問題與討論465第27章 步進電機輸出實驗27.1硬件設計與基本概念46627.1.11相激磁46727.1.22相激磁46727.1.31-2相激磁46827?1?4PMM8713介紹46927.2固件設計47327.3固件程序代碼的編譯與鏈接47427.4Windows程序, VB設計47627.5問題與討論477第28章 I2C接口輸入/輸出實驗28.1硬件設計與基本概念47828.2固件設計48128.3固件程序代碼的編譯與鏈接48328.4Windows程序, VB設計48428.5問題與討論485第29章 A/D轉換器與D/A轉換器的輸入/輸出實驗29.1硬件設計與基本概念48629.1.1A/D轉換器48629.1.2D/A轉換器49029.2固件設計49329.2.1A/D轉換器的固件設計49329.2.2D/A轉換器的固件設計49629.3固件程序代碼的編譯與鏈接49729.4Windows程序, VB設計49829.5問題與討論499第30章 LCG繪圖型液晶顯示器輸出實驗30.1硬件設計與基本概念50030.1.1繪圖型LCD50030.1.2繪圖型LCD控制指令集50330.1.3繪圖型LCD讀取與寫入時序圖50530.2固件設計50630.2.1LCG驅動程序50630.2.2USB固件碼51330.3固件程序代碼的編譯與鏈接51630.4Windows程序, VB設計51730.5問題與討論518附錄A Cypress控制平臺的操作A.1EZUSB控制平臺總覽519A.2主畫面520A.3熱插拔新的USB設備521A.4各種工具欄的使用524A.5故障排除526A.6控制平臺的進階操作527A.7測試Unary Op工具欄上的按鈕功能528A.8測試制造商請求的工具欄 2100 系列的開發電路板 529A.9測試等時傳輸工具欄532A.10測試批量傳輸工具欄533A.11測試重置管線工具欄535A.12測試設置接口工具欄537A.13測試制造商請求工具欄 FX系列開發電路板A.14執行Get Device Descriptor 操作來驗證開發板的功能是否正確539A.15從EZUSB控制平臺中, 加載dev_io的范例并且加以執行540A.16從Keil偵錯應用程序中, 加載dev_io范例程序代碼, 然后再加以執行542A.17將dev_io 目標文件移開, 且使用Keil IDE 集成開發環境 來重建545A.18在偵錯器下執行dev_io目標文件, 并且使用具有偵錯能力的IDE547A.19在EZUSB控制平臺下, 執行ep_pair目標文件A.20如何修改fw范例, 并在開發電路板上產生等時傳輸550附錄BEZUSB 2100系列及EZUSB FX系列引腳表B.1EZUSB 2100系列引腳表555B?2EZUSB FX系列引腳圖表561附錄C EZUSB FX寄存器總覽附錄D EEPROM燒錄方式
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EZ-USB
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2013-11-21
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