高檔8位單片機ATmega128原理與開發(fā)應用指南（上）

　　本書（上）詳細講述了ATmega128的內部結構以及各種外圍接口電路的特點和性能，介紹了其強大的指令系統(tǒng)和相應的軟件開發(fā)平臺與硬件工具，并對ATmega128一些硬件接口在實際應用中的軟/硬設計方法與技給出深入和細致的使用指南。在本書的下篇中，將全面講述和介紹基于ATmega128的應用實例。本書適合有一定單片機嵌入式系統(tǒng)應用基礎的電子工程技術人員、硬件和軟件系統(tǒng)設計開發(fā)工程師閱讀，可作為進一步學習、提高、掌握新型高檔AVR單片機的參考書以及應用設計參考。本書也可作為高等院校自動化、計算機、儀器儀表、電子等專業(yè)高年級學生和研究生的教學與科研開發(fā)的參考書。本書前言單片機就是在一塊芯片中集成了CPU、主要外設和內存的微型計算機。1983年INTEL公司推出8051單片機至今已有20年的歷史了。由于許多公司對它進行了改造和增強，如美國ATMEL公司最早把8051內核與其擅長的Flash制造技術相結合，推出了可重復擦寫1000次以上，低功耗的89C51/52/1051/2051系列單片機產(chǎn)品；還有眾多的公司也提供各類8051兼容的產(chǎn)品。因此在8位單片機中，8051仍占據(jù)著重要的份額，直到現(xiàn)在還在大量地使用。隨著技術的發(fā)展和進步，以及市場對產(chǎn)品功能和性能的要求不斷提高，使得作為單片嵌入式系統(tǒng)的核心——單片機，朝著多功能、多選擇、高速度、低功耗、低價格、大存儲容量和強I/O功能等方向發(fā)展。由于8051其本身結構的限制，51單片機顯現(xiàn)出了許多致命的缺陷，不能很好地適應中高檔產(chǎn)品的應用開發(fā)。因此，繼8051之后世界上許多公司不斷推出了各種系列型號且性能優(yōu)于8051的新型單片機芯片，以迎合市場的需要。ATMEL公司于1997年推出了采用先進RSIC結構，比8051性能更加優(yōu)越的AVR單片機系列。特別是近幾年里推出的AVR高檔MEGA系列的單片機，其在結構、性能、可靠性等方面都獨具特色，在8位高檔單片機中堪稱佼佼者。該單片機正受到越來越多的工程師的喜歡，并強有力地沖擊著8051單片機的市場，其推廣和應用有很大的發(fā)展前景。在我國，學習和使用AVR單片機的工程技術人員越來越多，但目前國內出版的介紹AVR單片機的資料和書籍卻很少（遠遠少于介紹8051的書籍），對MEGA系列單片機的結構和使用進行詳細介紹的書只有一本，也僅僅是對MEGA系列中最簡單的ATmega8做了介紹。ATmega128是MEGA系列中性能最好的一款，更能全面體現(xiàn)和代表MEGA的特點和性能。本書內容以ATmega128為主線，詳細介紹MEGA單片機的硬件結構、工作原理、指令系統(tǒng)和應用設計，并給出一些MEGA單片機所具有的特殊專用硬件接口的應用設計實例和參考。本書能開闊國內單片嵌入式系統(tǒng)開發(fā)和設計人員的視野，為促進學習、掌握、應用最新和最好的芯片和應用技術，為研制和開發(fā)中高檔電子產(chǎn)品和系統(tǒng)提供有益的參考、幫助和支持。本書共分5章。第1章對AVR單片機進行了簡要的介紹，并對ATmega128的性能、特點做了概述。第2章是本書的重點，對ATmega128單片機芯片硬件結構進行了詳細說明。同其它8位單片機相比，ATmega128片內集成了更多的功能強大和優(yōu)化的外圍接口，因此它的硬件結構顯得比較復雜。本章內容主要根據(jù)ATmega128的英文器件手冊翻譯、整理而成，由于篇幅的限制以及時間的關系，同時為適于讀者對照英文原文，本章內容基本沿襲了英文器件手冊的敘述結構，并省略了特性曲線、JTAG邊界監(jiān)測等部分內容。第3章介紹了ATmega128單片機的指令結構和系統(tǒng)，以及每條指令的功能，最后給出一個完整的AVR匯編實例，以幫助讀者掌握使用AVR匯編編寫系統(tǒng)程序。第4章介紹用于開發(fā)ATmega128系統(tǒng)的軟/硬件開發(fā)環(huán)境和開發(fā)工具。在本章中僅簡單介紹了幾個常用AVR高級語言開發(fā)軟件的主要特點和性能，讀者在具體學習和應用中，還需要參考相關的詳細介紹這些軟件如何使用的書籍。第5章的內容沒有對ATmega128的一些基本應用、相關通信協(xié)議以及基于傳統(tǒng)的單片機（如8051）設計方法和應用做詳細的介紹，而是根據(jù)ATmega128的硬件特點，以及作者在多年使用AVR過程中積累的實際經(jīng)驗，給出一些比較優(yōu)化的，能夠體現(xiàn)ATmega128特性和實用價值的設計方案和思路，以及使用ATmega128時需要注意的問題等。該章中的一些設計實例、設計思想和方法，讀者可在設計中直接使用，但更主要的是希望它們能起到拋磚引玉的作用，便于讀者從更深層次上了解AVR的特性，發(fā)揮自己的才能，舉一反三，設計出更加完美、可靠的系統(tǒng)。作為一款高檔的8位單片機，ATmega128更加適合在中高檔、比較復雜的電子系統(tǒng)中應用。因此，本書下篇將從實時嵌入式操作系統(tǒng)出發(fā)，以一塊具有“模塊獨立、開放、靈活”等特點的多功能嵌入式ATmega128實驗應用開發(fā)板為基礎（見本書42節(jié)），介紹一些高級應用的設計和實現(xiàn)。具體內容包括：實時嵌入式操作系統(tǒng)的基本原理，基于ATmega128的μC/OSⅡ實時嵌入式操作系統(tǒng)的移植，基本外圍接口（鍵盤、LED/LCD顯示、異步通信）嵌入式構件的實現(xiàn)，符合IEEE8023標準的網(wǎng)絡接口設計，TCP/IP協(xié)議與小型嵌入式WEB的設計與實現(xiàn)，簡易FAT文件系統(tǒng)的實現(xiàn)，USB接口的設計與實現(xiàn)，IDE硬盤接口的設計與實現(xiàn)等。本書由馬潮（machao@online.sh.cn）主編。第1、2、3、5章均由馬潮執(zhí)筆；第4章內容由華東師范大學電子系研究生吳敏琪同學起草，馬潮執(zhí)筆修改；華東師范大學電子系研究生李德領和本科生張佳罡同學參與了部分英文資料翻譯工作；在此一并表示感謝。同時還要感謝我的夫人李小英副教授，她不僅為本書編寫做了許多文字圖表的整理工作，還承擔了更多的家庭，讓我有時間和精力投入工作。由于本人的經(jīng)驗和水平有限，加上時間倉促，書中難免有錯誤和疏漏之處，敬請讀者批評指正。作者于上海華東師范大學2004年8月

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