AVR单片机
AVR单片机IAR开发环境使用注意事项
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单片机控制开关电源，单从对电源输出的控制来说，可以有几种控制方式。
其一是 单片机 输出一个电压（经DA芯片或PWM方式），用作电源的基准电压。这种方式仅仅是用单片机代替了原来的基准电压，可以用按键输入电源的输出电压值，单片机并没有加入电源的反馈环，电源电路并没有什么改动。这种方式最简单。
其二是 单片机 扩展AD，不断检测电源的输出电压，根据电源输出电压与设定值之差，调整DA的输出，控制PWM芯片，间接控制电源的工作。这种方式单片机已加入到电源的反馈环中，代替原来的比较放大环节，单片机的程序要采用比较复杂的PID算法。
其三是 单片机 扩展AD，不断检测电源的输出电压，根据电源输出电压与设定值之差，输出PWM波，直接控制电源的工作。这种方式单片机介入电源工作最多。
第三种方式是最彻底的 单片机 控制开关电源，但对单片机的要求也最高。要求单片机运算速度快，而且能够输出足够高频率的PWM波。这样的单片机显然价格也高。
DSP类 单片机 速度够高，但目前价格也很高，从成本考虑，占电源成本的比例太大，不宜采用。
廉价 单片机 中，AVR系列最快，具有PWM输出，可以考虑采用。但AVR单片机的工作频率仍不够高，只能是勉强使用。下面我们具体计算一下AVR单片机直接控制开关电源工作可以达到什么水平。
AVR 单片机 中，时钟频率最高为16MHz。如果PWM分辨率为10位，那么PWM波的频率也就是开关电源的工作频率为16000000/1024=15625（Hz），开关电源工作在这个频率下显然不够（在音频范围内）。那么取PWM分辨率为9位，这次开关电源的工作频率为16000000/512=32768（Hz），在音频范围外，可以用，但距离现代开关电源的工作频率还有一定距离。
不过必须注意，9位分辨率是说功率管导通－关断这个周期中，可以分成512份，单就导通而言，假定占空比为0.5，则只能分成256份。考虑到脉冲宽度与电源的输出并非线性关系，需要至少再打个对折，也就是说，电源输出最多只能控制到1/128，无论负载变化还是网电源电压变化，控制的程度只能到此为止。
还要注意，上面所述只有一个PWM波，是单端工作。如果要推挽工作（包括半桥），那就需要两个PWM波，上述控制精度还要减半，只能控制到约1/64。对要求不高的电源例如电池充电，可以满足使用要求，但对要求输出精度较高的电源，这就不够了。
综上所述，AVR 单片机 只能很勉强地使用在直接控制PWM的方式中。
但是上列第二种控制方式，即 单片机 调整DA的输出，控制PWM芯片，间接控制电源的工作，却对单片机没有那么高的要求，51系列单片机已可胜任。而51系列单片机的价格比AVR还是低一些。
网友coocle曾发表他的看法：“ 单片机 控制开关电源的缺点在于动态响应不够，优点是设计的弹性好，如保护和通讯，我的想法是单片机和pwm芯片相结合，现在的一般单片机的pwm输出的频率普遍还不是太高，频率太高，想要实现单周期控制也很难。所以我觉得单片机可是完成一些弹性的模拟给定，后面还有pwm芯片完成一些工作。”
无独有偶，在电子电源综合区中有篇原创文章《DPWM电路的研究》，也是用数字电路输出PWM波直接控制开关电源工作。他是用CPLD再加 单片机 进行控制。众所周知CPLD的价格以及开发难度绝非单片机可比，那么他为什么要这样做？原因如作者所说，由于单片机的PWM宽度小，导致精度低，不能满足系统的要求。作者又说，在这些情况下，应用片外PWM电路无疑是一种理想的选择。他选择CPLD芯片来实现PWM。我则建议：还是用开关电源原来的控制芯片来实现。不但价格低，而且容易实现单周期电流检测等保护功能。我们大可不必为数字控制而数字控制。
来源：电子发烧友网
1、EEPROM介绍
Electrically Erasable Programmable Read Only Memory 电气可拭除可编程只读存储器
发展过程：ROM – > PROM –> EPROM –> EEPROM
2、EEPROM和FLASH的区别
2.1 使用上的区别
• FLASH用于存放程序，在程序运行过程中不能更改。我们编写的程序是烧录到FLASH中的；
• RAM用作程序运行时的数据存储器；
• EEPROM用于存放数据，是用来保存掉电后用户不希望丢的数据，开机时用到的参数。运行过程中可以改变。
FLASH是用于存储程序代码的，有些场合也可能用它来保存数据，当然前提是该单片机的FLASH工艺是可以自写的（运行中可擦写），但要注意FLASH的擦写次数通常小于一万次，而且通常FLASH只能按块擦除。EEPROM不能用来存程序，通常单片机的指令寻址不能到这个区域。EEPROM的擦写次数应有百万次，而且可以按字节擦写。 EEPROM在一个PAGE内是可以任意写的，FLSAH则必须先擦除成BLANK，然后再写入，而一般没有单字节擦除的功能，至少一个扇区擦除。
2.2 结构上的区别
EEPROM和FLASH都是非易失性存储器。
FLASH的全称是FLASH EEPROM，但跟常规EEPROM的操作方法不同。
FLASH 和EEPROM的最大区别是FLASH按扇区操作，EEPROM则按字节操作，二者寻址方法不同，存储单元的结构也不同，FLASH的电路结构较简单，同样容量占芯片面积较小，成本自然比EEPROM低，因而适合用作程序存储器，EEPROM则更多的用作非易失的数据存储器。当然用FLASH做数据存储器也行，但操作比EEPROM麻烦的多，所以更“人性化”的MCU设计会集成FLASH和EEPROM两种非易失性存储器，而廉价型设计往往只有 FLASH，早期可电擦写型MCU则都是EEPRM结构，现在已基本上停产了。
3、EEPROM的使用方法
AVRGCC里面自带有EEPROM读写函数。
使用时需包含头文件#include <avr/eeprom.h>，部分读写函数如下：
#define eeprom_is_ready() bit_is_clear(EECR, EEWE)//检测EEPROM是否准备好。OK返回1（返回EEWE位）
#define eeprom_busy_wait() do {} while (!eeprom_is_ready())//等待EEPROM操作完成
extern uint8_t eeprom_read_byte (const uint8_t *addr);//读取指定地址的一个字节8bit的EEPROM数据
extern uint16_t eeprom_read_word (const uint16_t *addr);//读取指定地址的一个字16bit的EEPROM数据
extern void eeprom_read_block (void *buf, const void *addr, size_t n);//读取由指定地址开始的指定长度的EEPROM数据
extern void eeprom_write_byte (uint8_t *addr, uint8_t val);//向指定地址写入一个字节8bit的EEPROM数据
extern void eeprom_write_word (uint16_t *addr, uint16_t val);//向指定地址写入一个字16bit的EEPROM数据
使用示例：
/*-----------------------------------------------------------------------------
* 从EEPROM中读取配置信息
*----------------------------------------------------------------------------*/
uint8_t read_EEPROM_config(void)
{
factory_mode = eeprom_read_byte ( (uint8_t *)0x10 );
short_address = eeprom_read_word ( (uint16_t *)0x11 );
transmit_power_DBM_uin = eeprom_read_byte ( (uint8_t *)0x13 );
pan_id = eeprom_read_word ( (uint16_t *)0x14 );
channel_page = eeprom_read_byte ( (uint8_t *)0x16 );
channel = eeprom_read_byte ( (uint8_t *)0x17 );
return 1;
}
/*------------------------------------------------------------------------------
* 将从串口读出的配置信息存放于EEPROM中
*-----------------------------------------------------------------------------*/
uint8_t write_EEPROM_config(void)
{
eeprom_write_byte ( (uint8_t *)0x10,factory_mode );
eeprom_write_word ( (uint16_t *)0x11,short_address );
eeprom_write_byte ( (uint8_t *)0x13,transmit_power_DBM_uin );
eeprom_write_word ( (uint16_t *)0x14,pan_id );
eeprom_write_byte ( (uint8_t *)0x16,channel_page );
eeprom_write_byte ( (uint8_t *)0x17,channel );
return 1;
}通过串口向单片机发送配置命令，单片机收到指令后，利用函数write_EEPROM_config()将相应的配置信息存放于EEPROM中。系统初始化时，利用函数read_EEPROM_config()从EEPROM中取出相应的数据，用于系统的初始化。
转自： Andy Cheung
1、引言
USB接口以其数据传输快、连接简单、易于扩展、支持热插拔等特点已成为外设与PC通信的主要方式之一。随着嵌入式系统的发展，嵌入式微处理器需增加通用的USB接口，以便实现与PC等USB主机系统的通信。针对这样的需求，这里采用PHILIPS公司的USB接口器件PDIUSBD12和Atmel公司的AVR系列单片机ATmega8设计一种通用的USB接口模块。该模块可方便为各种嵌入式微处理器增加USB接口，从而实现与USB主机系统的高速通信。
2、系统硬件设计
该系统模块的控制核心是AVR高速单片机ATmega8。AVR单片机是新一代基于哈佛结构的高速RISC微控制器，具有速度快、价格低、可靠性高，I/O口线驱动能力强和片内集成外设资源丰富等特点，其内部集成有可进行ISP下载编程的Flash，EEPROM、熔丝位和锁定位。AVR单片机的ISP下载电缆制作简单、成本低廉，还有免费的下载软件(例如PONyProg)支持。PDIUSBD12是一款高性价比USB接口器件，完全符合USB1.l规范，易于与各种微处理器接口。
由于AVR单片机具有高速性，可利用I/O端口线以软件方式模拟PDIUSBD12的时序，对其读写。这种方式可根据不同的微处理器速度灵活控制PDIUSBD12的时序和地址，无需译码电路，从而简化硬件设计，降低成本。
由于ATmega8片内集成了UART，SPI，I2C等接口，该接口模块可利用这些接口与其他系统通信，使得该接口模块成为通用的接口转换器。
3、USB固件程序设计
本系统模块的USB固件程序采用符合ANSI C标准的GCC编译器设计，结合分层次的模块化结构，可移植性强，只需稍微修改硬件接口层即可将其移植到别的硬件平台，可重复利用代码。
USB固件程序设计是基于状态机和标准的前后台式程序架构。整个同件程序的模块化层次结构如图3所示。首先编写硬件接口层hal.c和PDIUSBD12器件的命令接口层，以供上层模块调用。硬件接口层含有对PDIUSBD12写指令和读写数据的函数，以供上层模块调用。当CPU不同时，只需修改这些函数即可。由于CPU访问PDIUS-BD12与普通存储器一样，只需根据硬件连接关系，在硬件抽象层中编写对PDIUSBD12写指令、写读数据的函数，供上层调用即可。实现PDIUSBD12的命令接口层需调用硬件抽象层函数，供上层模块调用。再设计前后台程序及标准设备请求程序模块。
先利用C语言的共用体与位域定义一个全局状态变量如下所示：
用户可根据需要增加相应的状态标志位，如UART，SPI，I2C等接口收发数据完成标志来满足各种情况下的需要，然后定义一个结构体变量用于存放USB的标准设备请求。
在前台主程序中首先初始化全局变量和其他外围设备，然后在while(1)的死循环中检测状态变量值有无变化，根据不同的状态变量值调用下层的相应函数完成相关操作。在后台的中断服务程序中，根据读取的中断寄存器值一方面将PDIUSBD12接收到的数据移入CPU内存或将内存中的数据写入PDIUSBD12发送端点的缓冲区；另一方面根据具体情况改变状态变量值。
以下给出了前台主程序的程序代码：以下为后台中断服务程序：
当前台主程序检测到状态变量收到SETUP包事件bEvent_flags.bits.setup_packet为1时，该标志位清零，再调用标准设备请求模块stdreq.c的control_handler()函数完成对USB设备的枚举。
设计标准设备请求模块，首先利用结构体定义USB枚举所需的各种描述符，以供不同设备请求使用，其次编写11个标准的设备请求处理函数。本层请求模块重要函数是协议控制子程序control han-dler()，它根据ControlData中标识的不同USB设备请求类型调用11个函数中的任意一个。除此之外，本层请示求模块还实现中断服务程序调用的控制端点接收与发送中断处理函数。
4、系统集成与应用
4.1 PC机驱动程序与应用程序的设计
利用该系统模块实现PC机通讯，需对PC机编写相关驱动程序和应用程序，可利用DriverStudio软件生成该系统模块在Windows环境下的驱动程序。应用程序的设计可使用诸如VB、VC、Delphi以及应用普遍的虚拟仪器软件开发工具LabVIEW等软件开发工具，直接调用驱动程序生成的动态链接库中的API函数，可根据具体任务编写相关应用程序。
4.2 应用于其他系统
利用AVR单片机的多种外设接口特点，例如UART、SPI、I2C接口等可以有效地实现与其他微处理器的通信，将该模块嵌入各种系统，实现与其他器件的通讯。固件程序中预留有UART、SPI、I2C等接口程序，只需通过简单的跳线连接就可选择相应的接口，从而实现应用系统增加USB接口。
4.3 固件程序移植其他平台
由于固件程序最大限度考虑到可移植性，所以将固件程序稍加修改即可应用于各种已拥有C语言编译器的微处理器，实现PDIUSBD12直接与微处理器的通讯。
移植固件程序主要工作有：根据硬件连接关系，修改硬件抽象层中的3个读写函数，实现CPU与器件之间的通信;通过调用PDIUSBD12命令接口层的读取芯片ID函数返回值是否为0x1012，测试CPU与器件之间的通讯是否正常。
5、在数据采集器中的应用
由于ATmega8片内集成有逐次比较型ADC，具有6路的模拟输入通道，所以只需要针对采集的物理量选用相应传感器，并将输出信号调整至0～Vcc的范围内就可利用该模块实现USB数据采集器。AVR单片机集成有ADC自带采样保持电路，具有内部参考电压和基于睡眠模式的噪声抑制器，从而大大提高ADC精度，实现高精度的数据采集。而设计只需在相应的固件程序巾增加获取ADC结果的函数，并设置相应的状态标志位即可完成USB数据采集器的设计。
6、结束语
以ATmega8和PDIUSBD12为核心，实现通用的USB接口模块设计，并应用于基于USB接口的数据采集器中。实验结果表明，该USB接口模块运行稳定可靠，通信速度快，易于修改移植，满足嵌人式系统对USB接口的需求，并能快速为各种微处理器增加USB接口，具有广泛的应用前景。
来源：21ic
电子设备在汽车中的广泛应用被认为是汽车技术发展进程中的一次革命。随着汽车电子技术的发展和汽车控制单元的增加，汽车电子技术正朝着集中化、智能化、网络化和模块化方向发展。车内CAN/LIN总线网络的使用使得车内各个控制单元的数据可以共享，从而使在汽车嵌入式计算平台上采用多变量多目标的综合协调控制成为可能。另一方面，网络化拓展了汽车的服务领域，为汽车的移动通信、移动办公、娱乐、导航定位和远程诊断与维修提供了技术基础，逐步形成了汽车、家庭、社会一体化的互动体系。汽车嵌入式计算平台在该一体化体系中担当重要角色。
本文介绍了车载嵌入式计算平台，它为完成汽车辅助驾驶和安全监控、远程诊断和维修、在线/离线导航定位、娱乐、与家庭互动等各项功能提供了很好的软硬件平台。下面将从汽车/家庭/社会一体化体系结构、计算平台的硬件体系、软件体系三个方面进行说明。
1、汽车/家庭/社会一体化体系结构
汽车嵌入式计算平台为实现各种功能服务提供了良好的软硬件平台。车外网络和车内网络结合构成了汽车/家庭/社会一体化的互动体系结构。该体系结构示意图见图1，车内计算网络示意图见图2。
在图1中，交通管理中心、汽车服务中心、互联网服务中心和娱乐服务中心等共同组成汽车远程服务平台，家庭/办公室和汽车组成汽车/家庭互动平台体系。其主要提供三类服务：
(1)汽车集成服务。
主要指汽车远程诊断服务和汽车最优控制方案服务。汽车计算平台通过CAN/LIN总线读取电子控制模块(ECM)诊断产生的故障代码，然后通过汽车网关利用无线通信技术发送至最近的汽车服务中心。汽车服务中心分析故障代码形成诊断方案并以服务的形式发送到汽车嵌入式网关，经过协议解析后再发送到汽车嵌入式计算平台，最后通过人机接口显示给驾驶员。汽车制造商同时向汽车提供下载最佳汽车控制方案的服务，以适合汽车在不同的行驶条件下运行。这些服务主要由汽车远程服务平台或汽车制造商提供。
(2)导航定位服务。
运行在车载嵌入式平台上的应用层软件接收GPS接收仪发送的数据，借助车载的地理信息系统(电子地图)实现导航。此外应用层软件还可以把GPS接收的数据发送到远程汽车服务平台或第三方服务提供商，再由他们把导航信息以服务的形式发送给汽车嵌入式平台。这些服务对准确性和及时性要求比较高。如何准确高效地传递这些信息成为决定这类服务质量的关键。
(3) 个人/娱乐信息服务。
汽车/家庭互动平台体系使人们可以在驾驶汽车的过程中了解家中的情况，将汽车-家庭连为一体。车载信息处理(TelematICs) 系统的地位日益突出。它通过无线通信技术将安全保密信息或娱乐信息以服务(Service)的方式传递至汽车。
2、汽车嵌入式计算平台的硬件体系结构
硬件平台的设计必须根据其要完成的功能来确定。本项目是将汽车嵌入式网关集成到计算平台中，因此，计算平台要完成的功能主要为：与远程服务中心的无线通信功能；导航功能；音视频播放的功能；通过CAN/LIN总线访问车内电子控制模块的功能等。基于32位ARM内核的EP9315处理器具有良好的计算能力和丰富的外围接口，在对其做了适当的外围扩展后设计出如图3所示的汽车嵌入式计算平台。
EP9315是高度集成的片上系统处理器。它拥有200MHz ARM920T处理器及支持Linux、Windows CE和其他许多嵌入式操作系统的存储器管理单元(MMU)。EP9315内置一个高性能1/10/100 Mbps以太网媒体存取控制器(MAC)及外部接口，可连接SPI、I2S音频、Raster/LCD、IDE存储外设、小键盘和触摸屏等。该器件还集成了运行速度为12Mbps的三端口USB 2.0全速主机和3个UART。PCMCIA接口的无线网卡提供远程网络的访问功能，可以实现对远程服务中心网络服务器的访问。IDE接口的电子硬盘用来存放地理信息系统，为导航软件提供电子地图。GPS接收仪通过串口与EP9315处理器相连，提供实时的车辆地理位置信息。触摸屏是人机输入界面，用来完成各种用户信息的设置。LCD显示屏和扬声器是人机输出界面，可以播放MPEG4视频或提示语音报警信息。CAN/LIN总线接口可以挂接汽车内的 CAN/LIN总线，提供对车内CAN/LIN总线的访问。基于上述硬件平台所设计的软件能很好地完成计算平台所要完成的各项功能。
3、汽车嵌入式计算平台的软件体系结构
软件平台采用嵌入式Linux设计。上文已对软件部分要实现的功能进行了一定的描述。其中导航任务是一个实时任务，而Linux不具有实时功能，因此需要改进Linux，使其支持实时任务。基于实时Linux的软件体系结构如图4所示。
系统上电后，首先启动LINux操作系统，然后启动QT引擎，再启动 QT主程序。在LCD显示屏上显示各个应用程序的选择按钮，通过触摸屏按下相应的按钮，即会启动相应的应用程序。下面介绍主要应用程序的执行流程。
(1)导航应用程序。
导航程序启动后，用户通过触摸屏输入旅程的起始地点和目的地点。导航软件把该起始地点和目的地点发送到导航服务中心(本项目中为无线局域网中一台计算机)，并且每隔一定时间调用导航API从串口1接收GPS接收仪发送的当前车辆的实时地理位置数据，再调用通信API，通过无线网卡把该地理位置数据发送到导航服务中心。导航服务中心根据接收到的旅程起始地点和目的地点计算出最优行使路径，并且每接收到车辆位置信息时，都计算出当前车辆所在的位置，把包含当前车辆位置和应该行使路径的小范围的位置图像发送到车辆。车上的导航软件把接收到的图像在LCD上显示出来，通过该图像司机就可以了解车辆当前的位置和下一步要行使的路线。
(2)诊断应用软件。
诊断服务软件启动后，该软件调用诊断API读取连接在CAN/LIN总线上的各个ECU的故障代码，然后再调用通信API把这些代码发送到汽车服务中心(本项目中是与导航服务中心相同的计算机)。汽车服务中心分析故障代码，确定出汽车的具体故障情况，把最终结果通过无线网发送到汽车嵌入式平台。汽车嵌入式平台通过无线网卡接收这些数据，诊断服务软件读取该数据，并在LCD上显示。
(3)汽车/家庭互动应用软件。
当在汽车嵌入式平台上运行家庭/汽车互动系统软件时，该软件在LCD上显示家庭中的各个电器及其状态。当用户通过触摸屏发出改变某个电器状态的命令时，汽车/家庭互动软件调用家庭API函数把该命令发送到家庭网关(由社会第三方服务公司提供)。在家庭网关上运行着实现 OSGI协议的软件，该软件可以完成所接收到的命令，并把执行的结果发送到汽车嵌入式平台。
(4)安全监控软件。
CCD摄像头把汽车行驶车道的图像输入到DSP处理系统，DSP处理系统对图像数据进行分析，并把分析结果送到在汽车嵌入式平台上运行的安全监控软件，监控软件分析该数据。如果汽车偏离行驶车道，监控软件则调用多媒体API通过扬声器或者在LCD上显示信息提醒驾驶员，从而实现安全监控和报警功能。
转自：广电电器
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