AVR單片機應用經驗

AVR與傳統(tǒng)類型的單片機相比，除了必須能實現(xiàn)原來的一些基本的功能，其在結構體系、功能部件、性能和可靠性等多方面有很大的提高和改善。

但使用更好的器件只是為設計實現(xiàn)一個好的系統(tǒng)創(chuàng)造了一個好的基礎和可能性，如果還采用和沿襲以前傳統(tǒng)的硬件和軟件設計思想和方法的話，是不能用好AVR的，甚至也不能真正的了解AVR的特點和長處。

功能越好的器件，需要具備更高技術和能力的人來使用和駕馭它。就象一部好的F1賽車，只有具備高超技術的駕駛員才能充分體會到車的特點，并能最大限度的發(fā)揮出車的性能。

AVR具有上手入門快，開發(fā)方便簡單的特點，但要充分體會和發(fā)揮AVR的優(yōu)點，還需要應用工程師本身的硬軟件設計開發(fā)能力的不斷學習、實踐提高。

“外行看熱鬧，內行看門道”，對于有一定基礎的嵌入式和單片機系統(tǒng)設計開發(fā)的工程師，不妨先簡單嘗試一下AVR。

開發(fā)環(huán)境與工具：PC+下載線+實際的系統(tǒng)板

PC上的開發(fā)軟件：

AVRStudio(Free)匯編+匯編調試+高級語言調試+軟件仿真

ICC、CVAVR、BASCOM-AVR高級語言程序開發(fā)+程序下載。其中一個購買正版全功能，作為主要的開發(fā)環(huán)境，其它使用DEMO版，作為輔助及參考。

AVRISP下載線：

STK200and STK200+ and STK300 ISP programmer。通過PC的打印機口，采用ISP技術將系統(tǒng)運行代碼(HEX、BIN)和數(shù)據(jù)寫入AVR芯片的Flash和EEProm中，編程 AVR的配置熔絲位和加密位。支持決大多數(shù)的AVR芯片、以及ATMEL的51兼容芯片89S8252、89S52等。在ICC、CVAVR、BASCOM-AVR、BASCOM-8051中都內含對該下載線的支持程序。免費專用的下載程序：SLISP、PonyProg2000等。

盡量不使用仿真器的建議：

在開發(fā)和調試系統(tǒng)程序時，有許多人完全依賴于仿真器，一旦離開了仿真器時就感覺無從下手。其實，由于AVR的Flash存貯器可方便的使用ISP技術在線的多次擦寫，因此建議盡量不使用(依賴)仿真器來開發(fā)和調試程序。

在實際開發(fā)過程中，程序的調試可以從下幾方面入手：

現(xiàn)在的高級語言編譯器(如C編譯器)可以產生效率很高的機器代碼，因此建議大家盡量使用高級語言編寫系統(tǒng)程序。

使用Atmel公司提供AVRStudio軟件模擬仿真環(huán)境，以及其他的軟件模擬仿真環(huán)境(BASCOM-AVR)。

盡可能使用高級語言編寫系統(tǒng)程序。

利用目標板上的LED、LCD或異步串口。見附件“沒有仿真器的情況下如何開發(fā)AVR”的介紹。

提高硬件設計的合理性：

盡量合理和充分使用AVR片內的資源，如EEPROM、A/D、內部的RC振蕩源。

盡量采用串口通信連接的外圍器件，大容量的存儲器、LCD控制器、打印機、不用8279(LED數(shù)碼管+鍵盤)而使用7279等。除了必須外擴 RAM(如語音和圖象)，一般不提倡使用并行擴展(573+譯碼電路)，減小硬件和連線以及PCB板上錯誤的出現(xiàn)概率，同時也提高了系統(tǒng)的可靠性。并行擴展向串行擴展是發(fā)展趨勢?，F(xiàn)在有大量的新的外圍器件采用高速的串行接口，如A/D、D/A、RTC、存儲器等。

盡量使用以及在目標板上預留ISP程序下載接口，或使用IAP技術。

優(yōu)點：ISP接口與I/O的兼容性比JETAG好。

缺點：不能在線調試

注意和掌握AVR配置熔絲位的使用：

.系統(tǒng)晶振的選擇

.BOD的使用

.啟動延時

.Mega8的PC6引腳，RESET與通用I/O的轉換

.JETAG接口和通用I/O的轉換

.啟動向量的轉換，BOOT-LOAT區(qū)大小的設置

提高硬件可靠性的考慮:

.盡量采用片內晶體、采用低頻率的系統(tǒng)時鐘、振蕩電路的輸出小幅度。

.選擇合適的啟動延時參數(shù)

.使用BOD、片內的看門狗

.合理休眠方式的使用

.不用I/O口設定輸出低電平

.利用內部的EEProm和寄存器MCUCSR判斷復位標志，進行不同的處理

提高軟件設計的能力和水平:

盡量合理采用高級語言設計編寫系統(tǒng)程序。有許多人認為使用匯編寫程序比較精簡，而用高級語言開發(fā)會浪費很多程序空間，其實這是一種誤解。對一個有經驗的，而且非常熟悉某種單片機的匯編高手而言，他是能寫出比高級語言更精簡的代碼。而對匯編不是很熟的開發(fā)者、或突然更換了一種新的單片機，您能保證一定可以寫出比高級語言更簡練的代碼嗎?

高級語言的優(yōu)越性是匯編語言不能比的：

.程序移植方便

.程序的堅固性

.數(shù)學運算的支持

.條理清晰的結構化編程，程序的可維護性。

.可協(xié)同開發(fā)軟件，開發(fā)周期短。

現(xiàn)在的高級語言編譯器(如C編譯器)已可以產生代碼效率很高的機器代碼，因此建議大家能用高級語言實現(xiàn)的程序盡可能使用高級語言寫，在對速度和時序要求特嚴的場合可以采用混合編程的方法來解決。

更深入和全面的掌握各種串行通信協(xié)議的規(guī)程:

嵌入式系統(tǒng)目前以大量的使用串行接口外圍芯片和各種通信接口，如RS232、兩線(I2C)、三線(SPI)、單總線、USB、CAN、TCP/IP等。開發(fā)人員和程序員應了解低層協(xié)議，熟悉硬件怎樣和如何實現(xiàn)低層協(xié)議，如何定義可靠的上層應用協(xié)議，以及低層協(xié)議驅動同上層應用協(xié)議之間的接口設計(中間層軟件的實現(xiàn))等。

硬件工程師的軟件編寫能力要提高，采用標準程序編寫方式、完善的軟件整體框架的設計、良好的數(shù)據(jù)結構和程序結構系統(tǒng)。(計算機軟件專業(yè)的程序設計員對硬件不熟悉、大部分是在操作系統(tǒng)支持下編寫軟件，對低層接口和協(xié)議的驅動層以及接口也不了解，往往也編寫不出好的單片機系統(tǒng)程序。)

通信接口的編寫應盡量

.采用中斷+緩沖區(qū)，

.分層+結構化設計，

.盡量不使用輪循方式(降低AVR的效率)。參見URAT(RS232)驅動+中間層軟件示例。

采用好的系統(tǒng)設計模式：

盡量不使用傳統(tǒng)的前后臺(中斷)系統(tǒng)設計模式，任務之間相互影響和干擾，無法定時操作。如設計一個采用動態(tài)掃描方式驅動的8位LED數(shù)碼管顯示+動態(tài)掃描的4*4矩陣鍵盤。

采用TimeTip+狀態(tài)機設計+CASE結構，實現(xiàn)多任務并行運行系統(tǒng)設計方法?；驎r間觸發(fā)式的系統(tǒng)設計。(見：《時間觸發(fā)嵌入式系統(tǒng)設計模式》中國電力出版社2004.6)

移植小型嵌入式操作系統(tǒng)，如UCOS-II。在網上有些免費的基于AVR的簡潔的操作系統(tǒng)。

提高C語言的編程能力和軟件應用水平：

熟悉和用好C中的數(shù)據(jù)結構體、指針應用、內存管理等較高級的應用。

熟悉和了解你所使用的高級語言開發(fā)平臺的特點。這些平臺是針對某一類處理器的，包含許多特殊的不兼容的語句和擴展的結構、語句、函數(shù)等。盡管使用方便，但由于其不透明性和時間的不確定性，因此要合理使用。如C中的getchar()、putchar()等。