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第1章　AVR单片嵌入式系统1

1.1　嵌入式系统概述1

1.1.1　嵌入式系统简介1

1.1.2　嵌入式系统的基本架构3

1.1.3　嵌入式系统的特点6

1.1.4　嵌入式系统的应用6

1.1.5　嵌入式系统的展望8

1.2　单片嵌入系统9

1.2.1　单片嵌入系统简介9

1.2.2　单片嵌入系统的结构9

1.2.3　单片机10

1.3　AVR单片嵌入系统14

1.3.1　AVR单片机简介14

1.3.2　AVR系列单片机特点14

1.3.3　AVR系列单片机15

1.3.4　SHX—AVR128开发板简介18

1.3.5　AVR单片机的开发工具18

1.3.6　AVR单片机的应用19

第2章　AVR单片机系统结构20

2.1　AVR单片机系统简介20

2.1.1　AVR单片机基本结构20

2.1.2　ATmega128单片机的内部结构22

2.1.3　ATmega128的特点23

2.1.4　ATmega128与ATmega103的兼容性25

2.1.5　ATmega128引脚说明26

2.2　ATmega128的微控制器MCU28

2.2.1　算术逻辑单元ALU28

2.2.2 状态寄存器28

2.2.3　通用工作寄存器文件29

2.2.4　X、Y、Z地址指针寄存器30

2.2.5　堆栈指针寄存器（SP）30

2.2.6　RAM页面的Z选择寄存器（RAMPZ）30

2.3　ATmega128的存储器组织31

2.3.1　程序存储器Flash31

2.3.2　数据存储器SRAM31

2.3.3　EEPROM存储器32

2.4　系统的时钟部件39

2.4.1　时钟系统及其分布39

2.4.2　系统时钟源40

2.4.3　定时器／计数器振荡器44

2.4.4　内部看门狗时钟44

2.4.5　CPU的工作时序44

2.4.6　ATmega128单片机的系统复位45

2.5　ATmega128单片机的节电方式和电源管理49

2.6　ATmega128单片机最小系统53

第3章　AVR单片机的指令系统55

3.1　AVR单片机指令系统简介55

3.1.1　AVR单片机的指令系统的特点55

3.1.2　AVR单片机的指令系统55

3.2　AVR单片机的指令格式56

3.2.1　指令符号56

3.2.2　函数表达式57

3.2.3　AVR指令与标志位的关系58

3.3　AVR单片机的寻址方式58

3.3.1　程序直接寻址59

3.3.2　程序间接寻址59

3.3.3　程序相对寻址60

3.3.4　程序取常量寻址60

3.3.5　单寄存器直接寻址61

3.3.6　双寄存器直接寻址61

3.3.7　堆栈寄存器间接寻址62

3.3.8　I/O寄存器直接寻址62

3.3.9　数据存储器直接寻址63

3.3.10　数据存储器间接寻址63

3.3.11　程序存储器数据寻址64

3.3.12　数据存储器带预减量间接寻址64

3.3.13　数据存储器带后增量间接寻址65

3.3.14　数据存储器带位移的间接寻址65

3.3.15　程序存储器带后增量的空间取常量寻址66

3.4　算术和逻辑指令66

3.4.1　加法指令67

3.4.2　减法指令68

3.4.3　乘法指令70

3.4.4　逻辑与指令74

3.4.5　逻辑或指令75

3.4.6　逻辑异或指令76

3.4.7　取反码指令77

3.4.8　取补码指令77

3.5 比较和转移指令77

3.5.1　无条件转移指令78

3.5.2　调用及返回指令79

3.5.3　条件转移指令81

3.6　数据传输指令89

3.6.1　数据传输到寄存器的指令90

3.6.2　数据传输到SRAM中的指令96

3.6.3　写程序存储器指令99

3.6.4　堆栈操作指令99

3.7　位和位测试指令100

3.7.1　位变量修改指令101

3.7.2　带进位逻辑操作指令105

3.7.3　位变量传送指令107

3.8 MCU控制指令108

第4章　ATmega128可编程I/O端口109

4.1　ATmega128的I/O端口109

4.1.1　I/O端口的基本结构109

4.1.2　数字输入使能和睡眠模式112

4.1.3　I/O端口的第二功能112

4.1.4　I/O端口的特点113

4.1.5　I/O端口使用注意事项114

4.2　I/O寄存器114

4.2.1　I/O寄存器操作的特点114

4.2.2　I/O寄存器的C语言程序114

4.2.3　特殊功能I/O寄存器（SFIOR）115

4.3　各个端口说明115

4.3.1　PA口115

4.3.2　PB口116

4.3.3　PC口118

4.3.4　PD口119

4.3.5　PE口120

4.3.6　PF口122

4.3.7　PG口123

4.4 I/O口的应用124

4.4.1　I/O口寄存器的常用操作指令124

4.4.2　I/O口的编程125

第5章　定时器／计数器133

5.1　定时／计数器的预分频器133

5.1.1　T/C0的预分频器133

5.1.2　T/C1、T/C2和T/C3的预分频器134

5.1.3　特殊功能寄存器134

5.2 8　位定时／计数器0135

5.2.1　定时／计数器0的组成结构135

5.2.2　与T/C0相关的寄存器138

5.2.3　工作模式142

5.2.4　T/C0时序图143

5.3 16位定时／计数器1144

5.3.1　定时／计数器的组成结构145

5.3.2　与T/C1有关的寄存器149

5.3.3　工作模式155

5.3.4　T/C1时序图156

5.3.5　对16位寄存器的访问以及编程157

5.4　定时／计数器的应用160

第6章　AVR单片机的EEPROM169

6.1 EEPROM简介169

6.1.1　EEPROM的读／写访问169

6.1.2　EEPROM相关的I/O寄存器170

6.2 EEPROM的读／写编程172

6.2.1　存储器编程172

6.2.2　EEPROM的C编程180

6.2.3　EEPROM的汇编程序183

6.3 EEPROM的C编程实例183

6.3.1　记录开机次数183

第7章　AVR单片机中断系统185

7.1 中断系统简介185

7.1.1 中断源与中断向量186

7.1.2　MCU控制寄存器（MCUCR）190

7.2　中断处理191

7.2.1　中断的作用191

7.2.2　中断处理过程191

7.3 外部中断193

7.3.1　外部中断简介193

7.3.2　外部中断寄存器193

7.4　中断系统的编程196

7.4.1　ICCAVR语言中断服务程序的编写196

7.4.2　汇编语言中断服务程序的编写198

7.5 中断应用实例201

7.5.1　AVR单片机外部中断INT0201

7.5.2　数码管对数字的显示201

第8章　AVR单片机模拟信号输入接口203

8.1 模／数转换器ADC203

8.1.1　ADC简介203

8.1.2　ADC的操作205

8.1.3　ADC相关的I/O寄存器214

8.1.4　ADC的编程应用217

8.2　模拟比较器230

8.2.1　模拟比较器件简介230

8.2.2　与模拟比较器有关的寄存器230

8.2.3　模拟比较器的多路输入232

8.2.4　模拟比较器的应用举例232

第9章　AVR单片机的SPI236

9.1 同步串行通信236

9.1.1 同步串行通信简介236

9.1.2　串行通信接口237

9.1.3　同步串行接口SPI238

9.2　ATmega128单片机的同步串行接口239

9.2.1 同步串行接口的特点239

9.2.2　同步串行接口的操作239

9.2.3　SPI的工作模式241

9.3 SPI相关的I/O寄存器242

9.4　SPI的编程244

9.4.1　SPI函数244

9.4.2　SPI初始化与数据传送编程245

9.4.3　SPI应用实例246

第10章 串行TWI接口259

10.1 串行通信的基础概念259

10.2　I2C总线协议259

10.2.1　I2C总线的基本结构260

10.2.2　I2C总线时序261

10.2.3　I2C总线的数据传送261

10.2.4　I2C总线的竞争仲裁262

10.3　ATmega128单片机的两线串行接口TWI263

10.3.1　两线串行接口的定义263

10.3.2　TWI模块264

10.3.3　TWI相关寄存器266

10.3.4　使用TWI268

10.3.5　多主机系统和仲裁275

10.3.6　应用TWI接口的简单例子276

10.4　TWI接口的应用278

第11章 USART接口292

11.1 异步串行通信基础292

11.2　ATmega128的USART异步串行传输接口293

11.2.1　基本结构293

11.2.2　USART与UART的兼容性294

11.2.3　USART时钟295

11.2.4　数据帧格式297

11.3 访问USART297

11.3.1　USART初始化298

11.3.2　发送数据298

11.3.3　接收数据301

11.3.4　异步数据接收304

11.3.5　多处理器通信模式306

11.4 与USART相关的寄存器307

11.5 USART的应用311

第12章 集成开发环境ICC AVR323

12.1 用C语言开发单片机323

12.1.1 C语言开发入门323

12.1.2　C程序的剖析324

12.1.3　C语言的运行结构325

12.2 ICC AVR简介327

12.2.1　ICC AVR介绍327

12.2.2　ICC AVR中文件类型及其扩展名327

12.2.3　附注和扩充328

12.3 ICC AVR的安装和注册329

12.3.1　ICC AVR的安装329

12.3.2　ICC AVR的运行330

12.3.3　ICC AVR的注册330

12.4 ICC AVR的IDE环境331

12.4.1　工程管理331

12.4.2　编译一个单独的文件332

12.4.3　创建一个新的工程332

12.4.4　应用构筑向导生成工程文件333

12.5 ICC AVR的设置与使用335

12.5.1　ICC AVR的Compiler Options设置335

12.5.2　ICC AVR的Environment Options设置338

12.5.3　ICC AVR的使用339

12.5.4　创建初始化程序和源程序框架341

12.5.5　下载程序文件343

12.6 ICC AVR的库函数344

12.6.1 头文件345

12.6.2　字符类型函数345

12.6.3　浮点运算函数346

12.6.4　标准输入／输出函数346

12.6.5　读／写内置EEPROM函数347

12.6.6　标准库和内存分配函数348

12.6.7　字符串函数348

12.6.8　变量参数函数349

12.6.9　堆栈检查函数350

12.7　对AVR的编程351

12.7.1　访问AVR底层设置351

12.7.2　位操作351

12.7.3　程序存储器和常量数据352

12.7.4　字符串353

12.7.5　堆栈353

12.7.6　在线汇编354

12.7.7　I/O寄存器354

12.7.8　绝对内存地址355

12.7.9　C任务356

12.7.10 中断操作356

12.7.11　访问UART357

12.7.12　访问EEPROM357

第13章 集成开发环境AVR Studio359

13.1　AVR Studio的简介359

13.1.1　AVR Studio支持的工具与器件359

13.1.2　安装AVR Studio362

13.1.3　运行AVR Studio365

13.2　AVR Studio的IDE368

13.2.1　菜单栏（Menu）368

13.2.2　工具栏（Toolbars）371

13.2.3　编辑区372

13.2.4　工程区373

13.2.5　状态区373

13.2.6　I/O区374

13.2.7　存储器区375

13.2.8　寄存器区377

13.2.9　反汇编区377

13.2.10　输出区378

13.3　设置AVR tudio378

13.3.1　汇编器的选择378

13.3.2　调试的设置380

13.3.3　断点的设置383

13.4　查看和修改状态386

13.4.1 查看和修改机器状态386

13.4.2　查看和修改寄存器与变量的值387

13.5　AVR的汇编387

13.5.1　AVR汇编语句格式387

13.5.2　AVR汇编器388

13.5.3　AVR下载线392

第14章　AVR综合应用实例396

14.1 基于ATmega128的MP3播放机设计396

14.1.1　系统整体设计396

14.1.2　硬件设计397

14.1.3　软件设计399

14.2 基于ATmega128 CAN-GPRS网关的设计419

14.2.1　系统整体设计419

14.2.2　硬件设计420

14.2.3　软件设计421

14.3　基于ATmega128的电机调速系统设计422

14.3.1　系统整体设计422

14.3.2　硬件设计423

14.3.3　软件设计424

14.4　基于ATmega128的智能跑步机控制器设计426

14.4.1　系统整体设计426

14.4.2　硬件设计427

14.4.3　软件设计428