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AVR單片機嵌入式系統原理與應用實踐

【作　者】：馬潮編著

【叢編項】：無

【裝幀項】：平裝 16 / 543

【出版項】：北京航空航天大學出版社 / 2007-10-1

【ISBN號】：9787811241891 / 7811241897

【原書定價】：￥52.00　有4家書店打折銷售　

【主題詞】：計算機/網絡－計算機體系結構

書籍介紹

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【圖書簡介】
　　本書以ATMEL公司AVR單片機ATmegal6為藍本，由淺人深，軟硬結合，全面系統地介紹基于單片機的嵌入式系統的原理與結構，開發環境與工具，各種接口與功能單元應用的硬件設計思想和軟件編寫方法。本書以夯實基礎，面向應用，理論與實踐、方法與實現緊密結合為主線展開，根據AVR的運行速度快，資源豐富，功能強大，以串行擴展為主等顯著特點，采用C語言作為系統軟件開發平臺，以由簡到繁、循序漸進、螺旋式上升的方式進行編排。在講解原理和設計方法的同時，還穿插介紹相關的經驗、技巧與注意事項，有很強的實用性和指導性。各章還配有問題思考、實踐練習及相關參考文獻和資料，供課后復習、實踐、開拓知識面及進一步深入研究、提高用。本書附帶光盤收錄了書中所有例程源代碼、芯片技術資料、相關技術規范和協議，以及大量參考文獻和應用設計參考。書中還介紹了適合初、中級水乎學習人員使用，具有模塊獨立化、簡單、開放、靈活等特點的“AVR-51多功能實驗開發板”，既配合本書的教學實踐，又適用于產品的前期開發。本書可作為高等院校電子、自動化、儀器儀表和計算機等相關專業基于單片機的嵌入式系統課程的教材，也可作為AVR單片機的培訓教材，供相關技術人員學習和參考。

【本書目錄】
第1篇  基礎與入門
第1章  單片機嵌入式系統概述
1.1 嵌入式系統簡介2
1.1.1 嵌入式計算機系統2
1.1.2 單片機嵌入式系統4
1.1.3 單片機的發展歷史5
1.1.4 單片機的發展趨勢6
1.2 單片機嵌入式系統的結構與應用領域9
1.2.1 單片機嵌入式系統的結構9
1.2.2 單片機嵌入式系統的應用領域10
1.3 AVR單片機簡介11
1.3.1 ATMEL公司的單片機簡介11
1.3.2 AVR單片機的主要特點13
1.3.3 AVR單片機系列簡介14
1.3.4 AVR與51單片機18
思考與練習19
第2章  AVR單片機的基本結構
2.1 單片機的基本組成20
2.1.1 單片機的基本組成結構20
2.1.2 單片機的基本單元與作用21
2.2 Atmega16單片機的組成24
2.2.1 AVR單片機的內核結構24
2.2.2 ATmega16的特點26
2.2.3 ATmage16的外部引腳與封裝27
2.3 ATmega16單片機的內部結構29
2.3.1 中央處理器CPU29
2.3.2 系統時鐘部件32
2.3.3 CPU的工作時序33
2.3.4 存儲器35
2.3.5 I/O端口35
2.4 存儲器結構和地址空間35
2.4.1 支持ISP的Flash程序存儲器35
2.4.2 數據存儲器SRAM空間 36
2.4.3 內部EEPROM存儲器36
2.5 通用寄存器組與I/O寄存器37
2.5.1 通用寄存器組37
2.5.2 I/O寄存器38
2.5.3 狀態寄存器和堆棧指針寄存器41
2.6 Atm ega16單片機的工作狀態43
2.6.1 AVR單片機最小系統44
2.6.2 AVR的復位源和復位方式45
2.6.3 對AVR的編程下載49
2.6.4 ATmega16的熔絲位50
2.6.5 AVR單片機的工作狀態52
2.6.6 支持ISP編程的最小系統設計53
2.7 AVR單片機內部資源的擴展和剪裁55
思考與練習55
第3章  AVR的指令與匯編系統
3.1 ATmega16指令綜述57
3.1.1 指令格式及3種表示方式58
3.1.2 AVR指令系統中使用的符號59
3.1.3 AVR指令的尋址方式和尋址空間60
3.1.4 AVR指令操作結果對標志位的影響66
3.2 算術和邏輯指令66
3.2.1 加法指令66
3.2.2 減法指令67
3.2.3 取反碼指令68
3.2.4 取補碼指令68
3.2.5 比較指令69
3.2.6 邏輯“與”指令69
3.2.7 邏輯“或”指令70
3.2.8 邏輯“異或”指令71
3.2.9 乘法指令71
3.3 跳轉指令73
3.3.1 無條件跳轉指令73
3.3.2 條件跳轉指令74
3.3.3 子程序調用和返回指令80
3.4 數據傳送指令81
3.4.1 直接尋址數據傳送指令81
3.4.2 間接尋址數據傳送指令82
3.4.3 從程序存儲器中取數裝入寄存器指令84
3.4.4 寫程序存儲器指令86
3.4.5 I/O口數據傳送指令86
3.4.6 堆棧操作指令86
3.5 位操作和位測試指令87
3.5.1 帶進位邏輯操作指令87
3.5.2 位變量傳送指令88
3.5.3 位變量修改指令88
3.6 MCU控制指令91
3.7 AVR匯編語言系統92
3.7.1 匯編語言語句格式93
3.7.2 匯編器偽指令93
3.7.3 表達式98
3.7.4 器件定義頭文件m16def.inc100
第4章  AVR單片機的系統設計與開發工具
4.1 單片機嵌入式應用系統設計103
4.1.1 單片機嵌入式系統開發所需的基礎知識和技能103
4.1.2 單片機嵌入式系統開發過程105
4.2 單片機嵌入式系統的開發工具與環境108
4.2.1 單片機嵌入式系統的程序設計語言108
4.2.2 單片機嵌入式系統的開發軟件平臺109
4.2.3 單片機嵌入式系統的硬件開發工具110
4.2.4 AVR單片機嵌入式系統的軟件開發平臺113
4.2.5 AVR實驗開發板118
4.3 自制ISP下載電纜124
4.4 AVR開發環境的建立127
4.4.1 AVR研發型開發環境127
4.4.2 AVR學習型實驗開發環境127
思考與練習128
第5章  實戰練習（一）
5.1 秒節拍顯示器系統的設計129
5.1.1 秒節拍顯示器硬件設計129
5.1.2 秒節拍顯示器軟件設計思路131
5.1.3 秒節拍顯示器匯編源程序131
5.1.4 通用延時子程序分析132
5.2 AVR Studio匯編語言集成開發環境的使用133
5.2.1 AVR Studio和其他輔助工具的安裝134
5.2.2 系統工程文件與AVR匯編源程序文件的建立、編譯134
5.2.3 使用軟件模擬仿真調試程序138
5.3 CVAVR+AVR Studio——高級語言集成開發環境的使用142
5.3.1 秒節拍顯示器的高級C語言源程序142
5.3.2 系統工程文件與源程序文件的建立、編譯143
5.3.3 在CVAVR中使用AVR Studio進行軟件模擬仿真調試程序146
5.4 AVR熔絲位的設置和執行代碼下載147
5.4.1 AVR51多功能板的硬件連接148
5.4.2 AVR熔絲位的配置148
5.4.3 執行代碼文件的下載151
5.5 一個比較復雜的AVR匯編語言實例153
5.5.1 系統功能與硬件設計153
5.5.2 AVR匯編源代碼154
思考與練習162
第2篇  基本功能單元的應用
第6章  通用I/O接口的基本結構與輸出應用
6.1 通用I/O接口的基本結構與特性164
6.1.1 I/O接口的基本結構164
6.1.2 I/O接口寄存器167
6.1.3 通用數字I/O接口的設置與編程168
6.2 通用I/O接口的輸出應用171
6.2.1 通用I/O接口的輸出設計要點171
6.2.2 LED發光二極管的控制171
6.2.3 繼電器控制174
6.2.4 步進電機控制175
6.3 LED數碼顯示器的應用177
6.3.1 單個LED數碼管控制177
6.3.2 多位LED數碼管顯示180
6.3.3 點陣LED顯示控制188
6.4 LCD液晶顯示器的應用190
6.4.1 LCD的特點與分類191
6.4.2 通用點陣字符LCD顯示器的應用191
思考與練習197
第7章  中斷系統與基本應用
7.1 中斷的基本概念198
7.1.1 中斷處理過程198
7.1.2 中斷源、中斷信號和中斷向量199
7.1.3 中斷優先級和中斷嵌套200
7.1.4 中斷響應條件與中斷控制201
7.2 Atmega16的中斷系統203
7.2.1 ATmega16的中斷源和中斷向量203
7.2.2 ATmega16的中斷控制205
7.2.3 AVR的中斷響應過程207
7.3 中斷服務程序的編寫209
7.3.1 匯編語言AVR中斷程序的編寫209
7.3.2 CodeVision中斷程序的編寫214
7.4 ATmega16的外部中斷217
7.4.1 外部中斷的觸發方式和特點217
7.4.2 與外部中斷相關的寄存器和標志位218
7.5 外部中斷應用實例221
思考與練習232
第8章  定時/計數器的結構與應用
8.1 定時/計數器的結構233
8.1.1 8位定時/計數器T/C0的結構234
8.1.2 8位T/C0的工作模式242
8.1.3 8位T/C0的計數工作時序246
8.2 8位定時/計數器T/C0的應用248
8.2.1 外部事件計數器248
8.2.2 定時器應用設計253
8.3 PWM脈寬調制波的產生和應用258
8.3.1 PWM脈寬調制波258
8.3.2 基于比較匹配輸出的脈沖寬度調制PWM260
8.4 16位定時/計數器T/C1的應用263
8.4.1 16位T/C1增強功能介紹264
8.4.2 16位T/C1應用示例267
思考與練習272
第9章  鍵盤輸入接口與狀態機設計
9.1 通用I/O數字輸入接口設計273
9.1.1 I/O輸入接口硬件設計要點273
9.1.2 I/O輸入接口軟件設計要點275
9.2 基于狀態機的按鍵輸入接口設計276
9.2.1 簡單的按鍵輸入硬件接口與分析276
9.2.2 基于狀態機的按鍵輸入軟件接口設計278
9.3 矩陣鍵盤輸入接口設計291
9.3.1 矩陣鍵盤的工作原理和掃描確認方式292
9.3.2 定時掃描方式的鍵盤接口程序293
思考與練習301
第10章  模擬比較器和ADC接口
10.1 模擬比較器302
10.1.1 與模擬比較器相關的寄存器和標志位302
10.1.2 模擬比較器的應用設計305
10.2 模/數轉換器ADC306
10.2.1 10位ADC結構307
10.2.2 與ADC相關的I/O寄存器309
10.2.3 ADC應用設計要點313
10.2.4 ADC的應用設計315
10.2.5 ADC應用設計的深入討論318
思考與練習321
第11章  實踐練習（二）
11.1 頻率測量和簡單頻率計的設計與實現322
11.1.1 頻率測量原理322
11.1.2 測頻法測量頻率323
11.1.3 測周法測量頻率326
11.1.4 頻率測量小結330
11.2 基于T/C1捕捉功能實現高精度的周期測量330
11.3 帶校時和音樂報時功能時鐘的設計與實現338
思考與練習344
第3篇  串行接口與通信
第12章  串行數據接口概述
12.1 串行接口與串行通信基礎知識348
12.1.1 并行傳輸348
12.1.2 串行傳輸349
12.1.3 常見的串行傳輸和通信接口350
12.2 數字I/O口的串行擴展351
12.2.1 串行擴展并行輸出口352
12.2.2 串行擴展并行輸入口355
12.2.3 數字I/O口串行擴展設計要點357
思考與練習357
第13章  異步通信與USART接口基礎
13.1 異步傳輸的基本概念359
13.1.1 異步傳輸的字符數據幀格式359
13.1.2 異步通信361
13.2 AVR的異步傳輸接口USART362
13.2.1 概述363
13.2.2 串行時鐘發生器364
13.2.3 數據幀格式366
13.2.4 USART寄存器367
13.2.5 串行通信波特率的設置與偏差372
13.3 USART的基本操作375
13.3.1 USART的初始化375
13.3.2 數據發送376
13.3.3 數據接收379
13.4 基于USART接口基本通信的實現與測試382
13.4.1 USART的數據發送和接收382
13.4.2 RS232C總線標準介紹386
13.4.3 AVR系統的RS232C傳輸接口的實現與測試388
13.4.4 異步通信中易產生的問題與AVR系統時鐘的選擇394
13.5 AVR USART接口特性的進一步說明394
13.5.1 使用獨立的高精度波特率發生器394
13.5.2 數據接收采用3級接收緩沖器結構395
13.5.3 硬件自動處理校驗位及錯誤檢測395
13.5.4 USART數據接收的硬件掃描檢測和接收時序395
思考與練習397
第14章  USART實用設計基礎
14.1 異步通信接口應用設計要點399
14.1.1 接口的硬件設計399
14.1.2 上層應用通信協議和規范的制定401
14.1.3 典型USART底層驅動+中間層軟件結構示例402
14.2 一個USART應用的完整示例407
14.2.1 硬件系統構成407
14.2.2 通信協議的制定408
14.2.3 下位機系統程序409
14.2.4 測試和上位機程序413
14.3 基于異步通信接口實現多機通信414
14.3.1 多機通信實現原理414
14.3.2 多機通信實現方式一415
14.3.3 多機通信的通用實現方式417
思考與練習422
第15章  串行SPI接口應用
15.1 SPI串行總線介紹424
15.1.1 SPI總線的組成424
15.1.2 SPI通信的工作模式和時序425
15.1.3 多機SPI通信427
15.2 AVR的SPI接口原理與使用428
15.2.1 SPI接口的結構和功能428
15.2.2 與SPI相關的寄存器431
15.2.3 SPI接口的設計應用要點433
15.3 SPI接口應用實例435
15.3.1 SPI接口基本方式的應用435
15.3.2 典型SPI底層驅動+中間層軟件結構示例443
思考與練習445
第16章  串行TWI(I2C)接口應用
16.1 I2C串行總線介紹447
16.1.1 I2C總線結構和基本特性447
16.1.2 I2C總線時序與數據傳輸448
16.1.3 I2C總線尋址與通信過程450
16.2 AVR的TWI(I2C)接口與使用452
16.2.1 TWI模塊概述452
16.2.2 TWI寄存器454
16.2.3 使用TWI總線458
16.2.4 TWI(I2C)接口設計應用要點466
16.3 TWI接口應用實例467
16.3.1 24C256的結構特點468
16.3.2 AVR讀/寫24C256應用設計471
16.4 專用鍵盤/LED驅動器ZLG7290的應用485
16.4.1 ZLG7290簡介485
16.4.2 AVR與ZLG7290的連接486
思考與練習488
第4篇  進入實戰
第17章  AVR片內資源應用補遺
17.1 AVR熔絲位的功能與配置491
17.1.1 AVR熔絲位的正確配置492
17.1.2 ATmega16中重要熔絲位的配置493
17.1.3 JTAG口的使用與配置494
17.1.4 提高系統可靠性的熔絲位配置496
17.1.5 片內WDT的應用497
17.2 片內EEPROM的應用501
17.2.1 EEPROM的讀/寫訪問操作501
17.2.2 寄存器描述502
17.2.3 簡單的讀/寫EEPROM例程504
17.2.4 高級語言開發環境中使用EEPROM506
17.3 外部并行擴展接口507
17.3.1 關于單片機嵌入式系統的并行接口擴展問題的討論507
17.3.2 AVR的并行接口擴展509
17.4 AVR中斷應用設計要點511
17.4.1 AVR中斷設計注意點511
17.4.2 AVR的中斷優先級與中斷嵌套處理512
17.4.3 高級語言開發環境中的中斷服務程序的編寫513
17.5 AVR實戰應用要點513
第18章  迎奧運倒計時時鐘設計實例
18.1 系統功能分析517
18.2 應用系統設計518
18.2.1 系統方案設計518
18.2.2 應用系統結構設計518
18.2.3 系統面板設計519
18.2.4 DS1302介紹520
18.3 控制系統的硬件設計523
18.4 控制系統軟件設計要點524
附錄A ATmega16熔絲位匯總528
附錄B AVR51多功能實驗開發板電原理圖537
附錄C 本書所附光盤內容簡介540
附錄D 自制USBISP下載線
D．1 問題的提出541
D．2 自制USB下載線542
參考文獻544

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