ATmega16芯片资料

ATmega16芯片资料 产品特性 • 高性能、低功耗的 8 位 AVR® 微处理器 • 先进的 RISC 结构 – 131 条指令 – 大多数指令执行时间为单个时钟周期 – 32 个 8 位通用工作寄存器 – 全静态工作 – 工作于 16 MHz 时性能高达 16 MIPS – 只需两个时钟周期的硬件乘法器 • 非易失性程序和数据存储器 – 16K 字节的系统内可编程 Flash 擦写寿命 : 10,000 次 – 具有独立锁定位的可选 Boot 代码区 通过片上 Boot 程序实现系统内编程 真正的同时读写操作 – 512 字节的 EEPROM 擦写寿命 : 100,000 次 – 1K 字节的片内 SRAM – 可以对锁定位进行编程以实现用户程序的加密 • JTAG 接口 ( 与 IEEE 1149.1 标准兼容 ) – 符合 JTAG 标准的边界扫描功能 – 支持扩展的片内调试功能 – 通过 JTAG 接口实现对 Flash、 EEPROM、熔丝位和锁定位的编程 • 外设特点 – 两个具有独立预分频器和比较器功能的 8 位定时器 / 计数器 – 一个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的 16 位定时器 / 计数器 – 具有独立振荡器的实时计数器 RTC – 四通道 PWM – 8 路 10 位 ADC 8 个单端通道 TQFP 封装的 7 个差分通道 2 个具有可编程增益 （1x, 10x, 或 200x）的差分通道 – 面向字节的两线接口 – 两个可编程的串行 USART – 可工作于主机 / 从机模式的 SPI 串行接口 – 具有独立片内振荡器的可编程看门狗定时器 – 片内模拟比较器 • 特殊的处理器特点 – 上电复位以及可编程的掉电检测 – 片内经过标定的 RC 振荡器 – 片内 / 片外中断源 – 6 种睡眠模式 : 空闲模式、ADC 噪声抑制模式、省电模式、掉电模式、Standby 模式以及 扩展的 Standby 模式 • I/O 和封装 – 32 个可编程的 I/O 口 – 40 引脚 PDIP 封装 , 44 引脚 TQFP 封装 , 与 44 引脚 MLF 封装 • 工作电压 : – ATmega16L：2.7 - 5.5V – ATmega16：4.5 - 5.5V • 速度等级 – 0 - 8 MHz ATmega16L – 0 - 16 MHz ATmega16 • ATmega16L 在 1 MHz, 3V, 25°C 时的功耗 – 正常模式 : 1.1 mA – 空闲模式 : 0.35 mA – 掉电模式 : < 1 µA AVR 内核具有丰富的指令集和 32 个通用工作寄存器。所有的寄存器都直接与算逻单元 (ALU) 相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。这种结 构大大提高了代码效率，并且具有比普通的 CISC 微控制器最高至 10 倍的数据吞吐率。 ATmega16 有如下特点:16K字节的系统内可编程Flash(具有同时读写的能力，即RWW)， 512 字节 EEPROM，1K 字节 SRAM，32 个通用 I/O 口线，32 个通用工作寄存器，用于边 界扫描的 JTAG 接口，支持片内调试与编程，三个具有比较模式的灵活的定时器 / 计数器 (T/C),片内/外中断，可编程串行USART，有起始条件检测器的通用串行接口，8路10位具 有可选差分输入级可编程增益 (TQFP 封装 ) 的 ADC ，具有片内振荡器的可编程看门狗定 时器，一个 SPI 串行端口，以及六个可以通过软件进行选择的省电模式。工作于空闲模式 时 CPU 停止工作，而 USART、两线接口、 A/D 转换器、 SRAM、 T/C、 SPI 端口以及 中断系统继续工作；掉电模式时晶体振荡器停止振荡，所有功能除了中断和硬件复位之 外都停止工作；在省电模式下，异步定时器继续运行，允许用户保持一个时间基准，而其 余功能模块处于休眠状态； ADC 噪声抑制模式时终止 CPU 和除了异步定时器与 ADC 以 外所有 I/O 模块的工作，以降低 ADC 转换时的开关噪声； Standby 模式下只有晶体或谐 振振荡器运行，其余功能模块处于休眠状态，使得器件只消耗极少的电流，同时具有快速 启动能力；扩展 Standby 模式下则允许振荡器和异步定时器继续工作。 本芯片是以 Atmel 高密度非易失性存储器技术生产的。片内 ISP Flash 允许程序存储器通 过 ISP 串行接口，或者通用编程器进行编程，也可以通过运行于 AVR 内核之中的引导程 序进行编程。引导程序可以使用任意接口将应用程序下载到应用Flash存储区(Application Flash Memory)。在更新应用Flash存储区时引导Flash区(Boot Flash Memory)的程序继续 运行，实现了 RWW 操作。 通过将 8 位 RISC CPU 与系统内可编程的 Flash 集成在一个 芯片内， ATmega16 成为一个功能强大的单片机，为许多嵌入式控制应用提供了灵活而 低成本的解决方案。 ATmega16 具有一整套的编程与系统开发工具，包括：C 语言 编译器、宏汇编、程序调试 器 / 软件仿真器、仿真器及评估板。 为了获得最高的性能以及并行性， AVR 采用了 Harvard 结构，具有独立的数据和程序总 线。程序存储器里的指令通过一级流水线运行。 CPU 在执行一条指令的同时读取下一条 指令 ( 在本文称为预取 )。这个概念实现了指令的单时钟周期运行。程序存储器是可以在 线编程的 FLASH。 快速访问寄存器文件包括 32 个 8 位通用工作寄存器，访问时间为一个时钟周期。从而实 现了单时钟周期的 ALU 操作。在典型的 ALU 操作中，两个位于寄存器文件中的操作数同 时被访问，然后执行运算，结果再被送回到寄存器文件。整个过程仅需一个时钟周期。 寄存器文件里有 6 个寄存器可以用作 3 个 16 位的间接寻址寄存器指针以寻址数据空间， 实现高效的地址运算。其中一个指针还可以作为程序存储器查询表的地址指针。这些附加 的功能寄存器即为 16 位的 X、 Y、 Z 寄存器。 ALU支持寄存器之间以及寄存器和常数之间的算术和逻辑运算。ALU也可以执行单寄存器 操作。运算完成之后状态寄存器的内容得到更新以反映操作结果。 程序流程通过有 / 无条件的跳转指令和调用指令来控制，从而直接寻址整个地址空间。大 多数指令长度为 16 位，亦即每个程序存储器地址都包含一条 16 位或 32 位的指令。 程序存储器空间分为两个区：引导程序区 (Boot 区 ) 和应用程序区。这两个区都有专门的 锁定位以实现读和读 / 写保护。用于写应用程序区的 SPM 指令必须位于引导程序区。