AVR硬件設計（內含最小系統電路圖）

　　最小系統：

　　采用了在ATmega16引腳XTAL1和XTAL2上外接由石英晶體和電容組成的諧振回路，并配合片內的OSC(Oscillator)振蕩電路構成的振蕩源作為系統時鐘源的。更簡單的電路是直接使用片內的4M的RC振蕩源，這樣就可以將C1、C2、R2和4M晶體省掉，引腳XTAL1和XTAL2懸空，當然此時系統時鐘頻率精準度不如采用外部晶體的方式，而且也易受到溫度變化的影響。

　　AVR的復位源和復位方式：

　　復位是單片機芯片本身的硬件初始化操作，例如，單片機在上電開機時都需要復位，以便CPU以及其它內部功能部件都處于一個確定的初始狀態，并從這個初始狀態開始工作。

　　AVR單片機的復位操作，其主要功能是把程序計數器PC初始化為$0000(指非BOOT LOAD方式啟動)，使單片機從$0000單元開始執行程序。同時決大部分的寄存器(通用寄存器和I/O寄存器)也被復位操作清零。

　　ATmega16單片機共有5個復位源，它們是：

　　1、上電復位。當系統電源電壓低于上電復位門限Vpot時，MCU復位。

　　2、外部復位。當外部引腳RESET為低電平，且低電平持續時間大于1.5us時，MCU復位。

　　3、掉電檢測(BOD)復位。BOD使能時，且電源電壓低于掉電檢測復位門限(4.0v或2.7v)時，MCU復位。

　　4、看門狗復位。WDT使能時，并且WDT超時溢出時，MCU復位。

　　5、JTAG AVR復位。當使用JTAG接口時，可由JTAG口控制MCU復位。

　　AVR復位啟動后，由于程序計數器PC置為$0000，因此CPU取出的第一條指令就是在Flash空間的$0000處，即復位后系統程序從地址$0000處開始執行(指非BOOT LOAD方式啟動)。通常在$0000地址中放置的指令為一條相對轉移指令RJMP或JMP指令，跳到主程序的開始。這樣，系統復位啟動后，首先執行$0000處的跳轉指令，然后轉到執行主程序的指令。

　　AVR內部的MCU控制和狀態寄存器MCUCSR還將引起復位的復位源進行了記錄，用戶程序啟動后，可以讀取MCUCSR中的標記，查看復位是由于何種情況造成的，是正常復位還是異常復位，從而根據實際情況執行不同的程序，實現不同的處理。

　　對AVR的編程下載：串行編程方式(ISP)。

　　mega16的熔絲位：

　　ATmega16單片機在售出時，片內的Flash 存儲器和EEPROM 存儲器陣列是處在擦除的狀態(即內容 = $FF)，且可被編程。同時其器件配置熔絲位的缺省值為使用內部1M的RC振蕩源作為系統時鐘!

　　1.存儲器加密鎖定位

　　ATmage16有2個加密鎖定位LB1和LB2，用于設定對片內存儲器的加密方式，用戶可在編程方式下，對LB1、LB2不編程(1)，或編程(0)，從而獲得對片內存儲器不同的加密保護方式，見表2.3。

　　需要進一步說明是：

　　在AVR的器件手冊中，使用已編程(Programmed)和未編程(Unprogrammed)定義加密位和熔絲位的狀態。“Unprogrammed”表示熔絲狀態為“1”(禁止)，“Programmed”表示熔絲狀態為“0”(允許)，即

　　1：未編程

　　0：編程

　　AVR的加密位和熔絲位可多次編程，不是OPT熔絲。

　　AVR芯片加密鎖定后(LB2/LB1 = 1/0，0/0)，在外部不能通過任何方式讀取芯片內部Flash和EEPROM中的數據，但熔絲位的狀態仍然可以讀取，不能修改配置。

　　需要重新下載程序時，或芯片被加密鎖定后，或發現熔絲位配置不對，都必須先在編程狀態使用芯片擦除命令，清除芯片內部存儲器中的數據，同時解除加密鎖定。然后重新下載運行代碼和數據，修改和配置相關的熔絲位，最后再次配置芯片的加密鎖定位。

　　編程狀態的芯片擦除命令是將Flash和EEPROM中的數據清除，并同時將兩位鎖定位狀態配置成無鎖定狀態(LB2/LB1 = 1/1)。但芯片擦除命令并不改變其它熔絲位的狀態。

　　下載編程的正確的操作程序是：在芯片無鎖定狀態下，下載運行代碼和數據，配置相關的熔絲位，最后配置芯片的加密鎖定位。

　　2.系統時鐘類型的配置

　　ATmega16可以使用多種類型的系統時鐘源，最常用的為2種：使用內部的RC振蕩源(1M/2M/4M/8M)和外接晶體(晶體可在0-16MHz之間選擇)配合內部振蕩放大器構成的振蕩源。具體系統時鐘類型的配置由CKOPT和CKSEL[3-0]共5個熔絲設定，表2.4、表2.5給出了具體的配置值。用戶在使用中，首先要根據實際使用情況進行正確的設置，而且千萬注意不要對這些熔絲位誤操作!

　　在表2.5中，當CKOPT = 0時，振蕩器的輸出振幅較大，容易起振，適合在干擾大的場合以及使用的晶體超過8M時的情況下使用。而CKOPT = 1時，振蕩器的輸出振幅較小，這樣可以減小對電源的消耗，對外的電磁幅射也較小。

　　尤其需要說明的是，一旦RESET腳的電平被外部拉低，當滿足某些特殊條件后，芯片將進入編程狀態。例如，如果芯片帶有SPI接口，支持SPI串行編程，則通過以下方式將使芯片進入SPI編程狀態：

　　外部將SPI口的SCK引腳拉低，然后外部在RESET引腳上施加一個至少為2個系統周期以上低電平脈沖;

　　延時等待20ms后，由外部通過AVR的SPI口向芯片下發允許SPI編程的指令;

　　如果外圍連接在上電情況時表現為強上拉或強下拉(最極端情況為接高電平或GND)，那么為了保證AVR的SPI功能的正常工作，應該如圖2-20中所示，串入3個隔離電阻，阻值在2K左右。

　　AVR熔絲位的配置:

　　對于剛開始學習使用AVR的讀者，建議改變的熔絲位有：

　　系統時鐘采用內部4M的RC振蕩源。其優點是速度適中，且應用于RS-232通信時，分頻產生的9600bps速率與標準值的誤差最小(0.2%)。

　　禁止片內的JTAG口功能。不使用JTAG在線仿真，將4個引腳PC2-PC5釋放，作為普通的I/O使用。

　　啟用低電壓檢測復位功能。檢測電平設置為4.0V。