本節(jié)將詳細(xì)介紹AVR單片機(jī)的流行編程方式，并略述其工作原理，旨在讓AVR愛(ài)好者根據(jù)自己的需要選擇或制作恰當(dāng)?shù)木幊坦ぞ?。下面我們一起?lái)看看avr單片機(jī)編程方式講解。

　　1、avr單片機(jī)用什么編程？

　　AVR單片機(jī)是1997年由ATMEL公司研發(fā)出的增強(qiáng)型內(nèi)置Flash的RISC（Reduced Instruction Set CPU） 精簡(jiǎn)指令集高速8位單片機(jī)。可以廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)外部設(shè)備、工業(yè)實(shí)時(shí)控制、儀器儀表、通訊設(shè)備、家用電器等各個(gè)領(lǐng)域。AVR單片機(jī)是 Atmel 公司 1997 年推出的 RISC 單片機(jī)。RISC（精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)）是相對(duì)于CISC（復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)）而言的。RISC 并非只是簡(jiǎn)單地去減少指令，而是通過(guò)使計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單合理而提高運(yùn)算速度的。

　　對(duì)于初學(xué)者，建議使用ICC AVR.用ICC編輯了工程文件，然后在下載并在線仿真調(diào)試時(shí)，要用AVR studio。JTAG仿真器，作為AVR最小系統(tǒng)版和電腦的串口的鏈接點(diǎn)，能做到在線仿真和下載程序。這是常用的組合。

　　2、AVR編程方式介紹

　　本節(jié)將詳細(xì)介紹AVR單片機(jī)的流行編程方式，并略述其工作原理，分析其優(yōu)缺點(diǎn)，旨在讓AVR愛(ài)好者根據(jù)自己的需要選擇或制作恰當(dāng)?shù)木幊坦ぞ摺?/p>

　　2.1 STK200/300并口ISP編程方式

　　這是比較常用的編程方式，目前大多臺(tái)式機(jī)都有打印口（并口），如圖2-1所示：

　　圖2.1 PC機(jī)的打印口

　　一般來(lái)說(shuō)，PC機(jī)并口電路由74LS373（數(shù)據(jù)鎖存器）和74LS240（狀態(tài)緩沖器）組成。對(duì)于LPT1來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)鎖存器74LS373的I/O地址為378H，該端口稱為數(shù)據(jù)端口，而狀態(tài)緩沖器74LS240的地址為379H，該端口成為狀態(tài)端口。其中，數(shù)據(jù)端口可讀可寫(xiě)，而狀態(tài)端口只可讀。根據(jù)并行接口的特點(diǎn)制作的AVR下載工具硬件電路簡(jiǎn)單，配合PC端的下載軟件即可完成對(duì)AVR單片機(jī)的編程。

　　既然是通過(guò)串行方式編程，則需要使用AVR的SPI串行外設(shè)接口。有興趣的朋友可以學(xué)習(xí)一下通過(guò)SPI接口下載編程的時(shí)序圖（如圖2.2所示）。在這里就不贅述了。

　　圖2.2 SPI下載編程時(shí)序圖

　　了解了下載編程的時(shí)序，我們就可以在PC端編寫(xiě)相應(yīng)的上位機(jī)，通過(guò)并口模擬這個(gè)時(shí)序，利用AVR單片機(jī)的SPI接口對(duì)其進(jìn)行編程，當(dāng)下比較流行的上位機(jī)軟件是雙龍公司http://www.sl.com.cn），目前的版本為1.7.0.16，除了支持利用并口進(jìn)行ISP編程（AVRISP）外，還支持USBISP，JTAGMKII等方式。如圖2.3所示。

　　圖2.3 雙龍ISP編程軟件

　　從其界面可以看出，SLISP實(shí)現(xiàn)了完整的下載功能：配置熔絲位，燒錄Flash，燒錄EEPROM等。在配置熔絲位的時(shí)候要尤其注意與AVR時(shí)鐘相關(guān)的熔絲設(shè)置，避免因選擇了錯(cuò)誤的時(shí)鐘源而鎖死MCU。

　　有了現(xiàn)成的上位機(jī)軟件，那么這個(gè)工具的硬件是如何設(shè)計(jì)的呢？千萬(wàn)不要想得太復(fù)雜，既然上位機(jī)已經(jīng)替我們完成了SPI下載時(shí)序的模擬和數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)，我們只要搭好并口和AVR 硬件SPI接口之間的“橋梁”就可以了。

　　目前常見(jiàn)的并口下載線都有一塊74HC244（如圖2.4所示），該芯片為八緩沖器，三態(tài)輸出，由目標(biāo)機(jī)電源供電。該芯片有兩個(gè)輸出使能（OE）引腳（低電平有效），這樣，我們可以做到在下載時(shí)使能輸出，而下載完成后，拉高兩個(gè)OE引腳，使74HC244各緩沖器處于高阻態(tài)，相當(dāng)于拔除了下載線，從而真正實(shí)現(xiàn)了在線編程；除此之外，74HC244還有增大并口驅(qū)動(dòng)能力的作用，如果沒(méi)有74HC244，若AVR的SPI硬件接口上接有負(fù)載元件，很有可能導(dǎo)致下載失敗，而有了緩沖器，驅(qū)動(dòng)能力變大，就能成功下載程序。并口的引腳定義如圖2.4所示。

　　圖2.4 74HC244和并口DB25引腳定義

　　并口和AVR SPI接口的連接方式要符合PC端所使用的上位機(jī)對(duì)硬件連接的定義。雙龍SLISP要求的硬件連接方式如圖2.5所示。

　　圖2.5 并口ISP硬件接口連接

　　圖2.6 并口ISP編程器硬件原理圖

　　注意，硬件圖中使用并口的PIN4和PIN5作為74HC244的使能信號(hào)，以達(dá)到編程完成后隔離AVR和下載器的目的。

　　STK200/STK300是ATMEL公司早期推出的一種燒寫(xiě)程序的方式，故而支持的AVR型號(hào)比較少，燒錄速度也比較低，且不支持AVR Studio；此外，隨著筆記本的普及和USB技術(shù)的發(fā)展，PC并口的使用頻率越來(lái)越低，所以，此類燒錄方法將會(huì)最終退出歷史舞臺(tái)。不過(guò)，由于其硬件電路簡(jiǎn)單，編程方式實(shí)現(xiàn)容易，至今仍有很多AVR愛(ài)好者使用該方式。

　　2.2 STK500/AVRISP編程方式

　　STK500是ATMEL最推薦的編程方式，由于采用了ATMEL官方的STK500固件，該類編程工具可以燒寫(xiě)全系列的AVR，燒寫(xiě)速度相對(duì)并口ISP方式來(lái)說(shuō)要快不少，并且，基于STK500燒錄方式的編程工具支持AVR Studio。在這里，我們介紹國(guó)外AVR發(fā)燒友制作的一款基于ATmega8和STK500燒寫(xiě)方式的編程工具。

　　在Our AVR論壇上，馬潮老師有一篇帖子詳細(xì)說(shuō)明了該工具的制作，并提供了全部資料，有興趣的朋友可以訪問(wèn)AVRISP制作完整資料以獲得更多信息。該工具不支持BaseCOM AVR，ICCAVR，CodeVisionAVR直接下載，而并口ISP則可以，這不能不說(shuō)是一個(gè)遺憾?；赟TK500的這款編程工具只支持AVR Studio，并且編程下載速度無(wú)法自動(dòng)調(diào)節(jié)，但是，時(shí)下的大多筆記本都沒(méi)有并口，所以這還是一個(gè)比較好的方案。此外，該工具需要在系統(tǒng)中安裝上層驅(qū)動(dòng)，有XP和VISTA的驅(qū)動(dòng)。經(jīng)測(cè)試，能夠完美支持。注意，大家要安裝微軟原版的，未經(jīng)閹割的操作系統(tǒng)，否則可能造成安裝了驅(qū)動(dòng)文件，但編程工具無(wú)法使用。

　　該編程工具的硬件電路圖如圖2.7所示。

　　圖2.7 AVRISP硬件電路原理圖

　　從硬件電路可以看出，該工具需要的外設(shè)較少：電源芯片HT7536一片，Mega8一片，晶振一枚，電阻電容若干，完全可以自制，在AVRISP制作完整資料一文中，馬潮老師也給出了固件和上層驅(qū)動(dòng)，把固件燒錄入Mega8，安裝好上層驅(qū)動(dòng)以后即可使用。制作完成的實(shí)物如圖2.8所示。

　　圖2.8 AVRISP實(shí)物圖

　　硬件電路制作完成后，將JP短接，使用其他的編程器（如并口ISP），將10PIN的編程接口插入AVRISP的編程口。編程前注意配置熔絲位：掉電檢測(cè)電壓為2.7V，開(kāi)啟BOD，系統(tǒng)時(shí)鐘選為高頻外部晶體，滿幅振蕩。如圖2.9所示

　　圖2.9 AVRISP熔絲位設(shè)置

　　設(shè)置好熔絲位，將程序燒錄入ATmega8后，將AVRISP的USB口和PC相連，系統(tǒng)會(huì)提示發(fā)現(xiàn)新硬件，這里以Windows XP SP3為例說(shuō)明驅(qū)動(dòng)安裝方法，如圖2.10，圖2.11，圖2.12所示。注意選擇“從列表或指定位置安裝”

　　圖2.10 AVRISP驅(qū)動(dòng)安裝步驟一

　　圖2.11 AVRISP驅(qū)動(dòng)安裝步驟二

　　圖2.12 AVRISP驅(qū)動(dòng)安裝步驟三

　　安裝好驅(qū)動(dòng)好以后，我們可以在設(shè)備管理器中看到名為“USBASP-ISP”這個(gè)設(shè)備，也就是AVRISP編程器，該設(shè)備在“端口（COM和LPT）”分支下，上層驅(qū)動(dòng)將編程器虛擬為一個(gè)串口，使用時(shí)注意將其串口號(hào)的范圍更改至“COM1~COM9”中的任意一個(gè)，如圖2.13所示。因?yàn)锳VR Studio僅支持這9個(gè)串口編程設(shè)備。注意不要使用USB HUB（USB集線器）連接AVRISP，否則會(huì)造成安裝好驅(qū)動(dòng)后，編程器卻無(wú)法使用的后果。

　　圖2.13 設(shè)備管理器中的USBASP-ISP

　　雙擊這個(gè)設(shè)備，可以在“端口設(shè)置”選項(xiàng)卡中的“高級(jí)”選項(xiàng)中修改其串口號(hào)。安好驅(qū)動(dòng)，設(shè)置好串口以后，我們就可以使用AVR Studio來(lái)下載程序了。打開(kāi)AVR Studio，選擇STK500編程方式，選擇串口號(hào)，如圖2.14所示（或點(diǎn)擊Tools→Program AVR→Auto Connect）。

　　圖2.14 使用AVR Studio下載程序

　　成功連接后，將彈出如圖2.15所示的對(duì)話框，注意，上文提到，該工具不能自動(dòng)調(diào)節(jié)下載速度，因此，我們要手動(dòng)修改下載速率，注意下載速度不能超過(guò)被編程的AVR芯片的時(shí)鐘速率的1/4，否則AVR Studio會(huì)彈出錯(cuò)誤對(duì)話框提示你降低編程速度。在下拉菜單中修改好下載速度后，注意點(diǎn)擊Write按鈕保存設(shè)置，然后單擊Close退出。

　　圖2.15 AVRISP下載速率的設(shè)置

　　設(shè)置完成后，單擊“Program”選項(xiàng)卡，在“Flash”一欄，瀏覽到需要下載的*.hex文件，單擊Program，即可完成編程操作，速度還是比較快的。