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序言1

前言1

上篇1

第1章　AVR概述1

1.1　单片机及其发展1

1.1.1　单片机概述1

1.1.2　单片机的发展历史及其特点2

1.1.3 单片机的分类3

1.2.1　概述5

1.2　AVR系列微控制器5

1.2.2　AVR处理器的特点7

1.2.3　AVR处理器的应用领域9

第2章　ATmega处理器10

2.1 ATmega单片机系列产品10

2.2　ATmega128概述11

2.2.1 ATmega128的结构11

2.2.2　ATmega128的特点14

2.3　ATmega640/1280/1281/2560/2561概述15

2.3.1　ATmega640/1280/1281/2560/2561的结构15

2.3.2　ATmega640/1280/1281/2560/2561的特点19

2.4　ATmega128/2561的应用范例20

第3章　ATmega128与ATmega2560系列芯片硬件结构22

3.1　片的MCU内核22

3.1.1 概述22

3.1.2　芯片MCU的功能模块23

3.2　存储器28

3.2.1 AVR ATmega128和ATmega2560系列存储器组织28

3.2.2　外部存储器扩展30

3.2.3　EEPROM读／写访问38

3.2.4　支持引导程序加载的存储器自编程41

3.2.5　ATmega的锁定位、熔丝位、标识位和校正位52

3.3　I/O端口66

3.3.1　概述66

3.3.2　通用数字I/O端口66

3.3.3　端口的第二功能71

3.4　系统定时与中断81

3.4.1 系统时钟81

3.4.2　中断88

3.4.3　外部中断92

3.4.4　定时／计时器96

3.4.5　输出比较调制器（OCM1C2）132

3.5　电源管理133

3.5.1　概述133

3.5.2　睡眠模式135

3.5.3　系统最小化功耗设计137

3.6　系统控制与复位138

3.6.1　复位源142

3.6.2　片内参考电压源144

3.6.3　看门狗定时器144

3.7　通信接口146

3.7.1 同步串行通信接口SPI147

3.7.2　通用同步／异步串行接收器和转发器USART152

3.7.3　两线串行总线接口TWI（I2C）168

3.8　模拟比较器及模／数转换接口ADC187

3.8.1　模拟比较器187

3.8.2　模数转换器190

3.9　JTAG接口与在线调试系统206

3.9.1　IEEE1149.1-1990（JTAG）概述207

3.9.2　JTAG接口207

3.9.3　JTAG指令210

3.9.4　JTAG在线调试系统OCD214

3.9.5　IEEE1149.1（JTAG）边界扫描215

3.9.6　JTAG串行编程222

3.10　ATmega128到ATmega2560系列的移植228

3.10.1　通用端口228

3.10.2　存储器228

3.10.3　时钟源和中断229

3.10.4　电源管理与BOD229

3.10.5　看门狗电路和USART SPI230

3.10.6　定时器／计数器230

3.10.7　模数转换器和模拟比较器230

4.1 ISC与RISC232

第4章　指令系统和汇编语言232

4.2　AVR的汇编语言指令格式与寻址方式234

4.2.1 指令格式234

4.2.2　寻址方式238

4.3　ATmega128与ATmega2560系列芯片指令集概述243

4.4　算术和逻辑指令247

4.4.1　算术运算指令247

4.4.2　逻辑运算指令254

4.5　条件转移指令259

4.6.1　位变量修改指令276

4.6　位操作和位测试指令276

4.6.2　逻辑操作指令282

4.6.3　寄存器的位操作指令284

4.7　数据传输指令285

4.7.1　直接数据传输指令285

4.7.2　间接数据传送指令288

4.7.3　程序存储器操作指令292

4.7.4　I/O数据传送指令294

4.7.5　堆栈操作指令295

4.8　MCU控制指令296

5.1 AVR开发板298

5.1.1　STK50x系列开发板298

下篇298

第5章　ATmega系列芯片开发工具及应用298

5.1.2　应用Protel制作IN128开发板302

5.2　JTAG ICE仿真器306

5.2.1 概述306

5.2.2　JTAGICE的使用308

5.3　AVR编译器及相关开发工具309

5.3.1　AVR GCC简介309

5.3.2 WinAVR310

5.3.3　AtmanAvr313

5.3.4 ICCAVR318

5.4　AVR集成开发环境321

5.4.1 AVR Studio321

5.4.2 VMLAB328

第6章　AVR单片机系统开发流程335

6.1　功能分析与顶层设计335

6.1.1　功能分析335

6.1.2　顶层设计336

6.2.1　元器件选择337

6.2　系统硬件设计337

6.2.2 电路设计341

6.2.3　硬件电路的计算机辅助设计342

6.2.4　单片机应用技术342

6.3　系统软件设计347

6.3.1　软件总体设计347

6.3.2　程序设计349

6.3.3　软件可靠性设计349

6.4　单片机系统仿真与程序下载351

6.4.1　软件调试和系统仿真351

6.4.2　AVR单片机程序下载352

第7章　ATmega应用设计353

7.1　AVR的熔丝位353

7.1.1　ATmega2560系列熔丝位的配置354

7.1.2　ATmega128熔丝位的配置354

7.1.3　JTAP口的配置与使用355

7.2 自引导程序IAP的应用设计356

7.2.1 引导程序汇编代码356

7.2.2　一个实用的BootLoad应用实例358

7.3.1　读／写EEPROM的方法365

7.3　EEPROM存储器应用设计365

7.3.2　快速读取EEPROM的实用方法366

7.4　I/O中断应用设计368

7.5　系统定时／计数器应用设计371

7.5.1　看门狗定时器的应用371

7.5.2　系统计数器的应用372

7.6　通用串行接口USART应用376

7.6.1 串口通讯的概念376

7.6.2 串口通信基本接线方法376

7.6.3 ATmega128完成串口通信电路图377

7.6.4　代码设计378

7.7　SPI接口的应用设计382

7.8　TWI接口及接口器件的使用386

7.9　ADC转换应用设计387

7.9.1　常用ADC方式388

7.9.2　基于串口通信的温度采集与显示390

第8章　综合设计实例394

8.1　MEGA-METER的设计与实现394

8.1.1　系统功能说明394

8.1.3　硬件设计395

8.1.2　系统总体设计395

8.1.4　软件设计401

8.2　高精度GPS终端的设计与实现409

8.2.1　系统功能说明409

8.2.2　系统总体设计411

8.2.3　硬件设计413

8.2.4　软件设计417

附录1428

附录2432

附录3439

参考文献442