高可靠性、功能強、高速度、低功耗和低價位 ， 一直是衡量單片機性能的重要指標，也是單片機占領市場、賴以生存的必要條件。

早期 單片機主要由于工藝及設計水平不高、功耗高和抗干擾性能差等原因，所以采取穩(wěn)妥方案：即采用較高的分頻系數(shù)對時鐘分頻，使得指令周期長，執(zhí)行速度慢。以后的 CMOS 單片機雖然采用提高時鐘頻率和縮小分頻系數(shù)等措施，但這種狀態(tài)并未被徹底改觀（51 以及 51 兼容）。此間雖有某些精簡指令集單片機（RISC）問世，但依然沿襲對時鐘分頻的作法。

AVR 單片機的推出，徹底打破這種舊設計格局，廢除了機器周期，拋棄復雜指令計算機（CISC）追求指令完備的做法；采用精簡指令集，以字作為指令長度單位，將內(nèi)容豐富的操作數(shù)與操作碼安排在一字之中（指令集中占大多數(shù)的單周期指令都是如此），取指周期短，又可預取指令，實現(xiàn)流水作業(yè)，故可高速執(zhí)行指令。當然這種速度上的升躍，是以高可靠性為其后盾的。

AVR 單片機硬件結構采取 8 位機與 16 位機的折中策略，即采用局部寄存器存堆（32 個寄存器文件）和單體高速輸入 / 輸出的方案（即輸入捕獲寄存器、輸出比較匹配寄存器及相應控制邏輯）。提高了指令執(zhí)行速度（1Mips/MHz），克服了瓶頸現(xiàn)象，增強了功能；同時又減少了對外設管理的開銷，相對簡化了硬件結構，降低了成本。故 AVR 單片機在軟 / 硬件開銷、速度、性能和成本諸多方面取得了優(yōu)化平衡，是高性價比的單片機。

AVR 單片機內(nèi)嵌高質(zhì)量的 Flash 程序存儲器，擦寫方便，支持 ISP 和 IAP，便于產(chǎn)品的調(diào)試、開發(fā)、生產(chǎn)、更新。內(nèi)嵌長壽命的 EEProm 可長期保存關鍵數(shù)據(jù)，避免斷電丟失。片內(nèi)大容量的 RAM 不僅能滿足一般場合的使用，同時也更有效的支持使用高級語言開發(fā)系統(tǒng)程序，并可像 MCS-51 單片機那樣擴展外部 RAM。

AVR 單片機的 I/O 線全部帶可設置的上拉電阻、可單獨設定為輸入 / 輸出、可設定（初始）高阻輸入、驅(qū)動能力強（可省去功率驅(qū)動器件）等特性，使的得 I/O 口資源靈活、功能強大、可充分利用。

AVR 單片機片內(nèi)具備多種獨立的時鐘分頻器，分別供 URAT、I2C、SPI 使用。其中與 8/16 位定時器配合的具有多達 10 位的預分頻器，可通過軟件設定分頻系數(shù)提供多種檔次的定時時間。AVR 單片機獨有的“以定時器 / 計數(shù)器（單）雙向計數(shù)形成三角波，再與輸出比較匹配寄存器配合，生成占空比可變、頻率可變、相位可變方波的設計方法（即脈寬調(diào)制輸出 PWM）”更是令人耳目一新。

增強性的高速同 / 異步串口，具有硬件產(chǎn)生校驗碼、硬件檢測和校驗偵錯、兩級接收緩沖、波特率自動調(diào)整定位（接收時）、屏蔽數(shù)據(jù)幀等功能，提高了通信的可靠性，方便程序編寫，更便于組成分布式網(wǎng)絡和實現(xiàn)多機通信系統(tǒng)的復雜應用，串口功能大大超過 MCS-51/96 單片機 的串口，加之 AVR 單片機高速，中斷服務時間短，故可實現(xiàn)高波特率通訊。

面向字節(jié)的高速硬件串行接口 TWI、SPI。TWI 與 I2C 接口兼容，具備 ACK 信號硬件發(fā)送與識別、地址識別、總線仲裁等功能，能實現(xiàn)主 / 從機的收 / 發(fā)全部 4 種組合的多機通信。SPI 支持主 / 從機等 4 種組合的多機通信。

AVR 單片機 有自動上電復位電路、獨立的看門狗電路、低電壓檢測電路 BOD，多個復位源（自動上下電復位、外部復位、看門狗復位、BOD 復位），可設置的啟動后延時運行程序，增強了嵌入式系統(tǒng)的可靠性。

AVR 單片機 具有多種省電休眠模式，且可寬電壓運行（5-2.7V），抗干擾能力強，可降低一般 8 位機中的軟件抗干擾設計工作量和硬件的使用量。

AVR 單片機 技術體現(xiàn)了單片機集多種器件（包括 FLASH 程序存儲器、看門狗、EEPROM、同 / 異步串行口、TWI、SPI、A/D 模數(shù)轉換器、定時器 / 計數(shù)器等）和多種功能（增強可靠性的復位系統(tǒng)、降低功耗抗干擾的休眠模式、品種多門類全的中斷系統(tǒng)、具輸入捕獲和比較匹配輸出等多樣化功能的定時器 / 計數(shù)器、具替換功能的 I/O 端口…… ）于一身，充分體現(xiàn)了單片機技術的從“片自為戰(zhàn)”向“片上系統(tǒng) SoC”過渡的發(fā)展方向。

綜上所述，AVR 單片機博采眾長，又具獨特技術，不愧為 8 位機中的佼佼者。

審核編輯 黃昊宇