Microchip Technology AVR32/16DD14/20微控制器 (MCU)数据手册

Microchip Technology AVR32/16DD14/20微控制器 (MCU) 采用带硬件乘法器的AVR^®^ CPU，运行时钟速度高达24MHz，具有高达32KB闪存、高达4KB SRAM和256字节EEPROM。该MCU采用灵活的低功耗架构，包括事件系统、智能模拟功能和高级数字外设。该微控制器采用14引脚或20引脚封装。

数据手册：*附件：Microchip Technology AVR32，16DD14，20微控制器 (MCU)数据手册.pdf

特性

• AVR® CPU
  • 运行频率高达24MHz
  • 单周期I/O访问
  • 两级中断控制器
  • 双周期硬件乘法器
  • 电源电压范围：1.8V至5.5V
• 存储器
  • 高达32KB系统内自编程闪存
  • 256B EEPROM
  • 高达4KB SRAM
  • 非易失性存储器中的32B用户行，可在芯片擦除期间保留数据，并在器件锁定时进行编程
  • 写入/擦除周期
    • 闪存周期：1000次
    • EEPROM写入/擦除周期：100,000次
  • 数据保持期：40年（+55°C时）
• 系统
  • 上电复位 (POR) 电路
  • 欠压检测器 (BOD)
  • 时钟选项
    • 高精度内部高频振荡器，可选频率高达24MHz (OSCHF)，具有自动调谐功能，可提高内部振荡器精度
    • 内部PLL高达48MHz，用于定时器/计数器D型 (PLL) 高频运行
    • 32.768kHz超低功耗内部振荡器 (OSC32K)
    • 32.768kHz外部晶体振荡器 (XOSC32K)
    • 外部时钟输入
    • 外部高频晶体振荡器 (XOSFF)，具有时钟故障检测功能
  • 单引脚统一编程和调试接口 (UPDI)
  • 3种睡眠模式
    • 空闲，所有外围设备运行，可即时唤醒
    • 待机，选定外设可配置运行
    • 掉电，数据完整保留
  • 自动循环冗余校验 (CRC) 闪存扫描
  • 看门狗定时器 (WDT)，带窗口模式和单独的片上振荡器
  • 所有通用引脚上外部中断
• 外设
  • 1个16位A型定时器/计数器 (TCA) ，具有3个比较通道，用于脉冲宽度调制 (PWM)和波形生成
  • 2个16位B型定时器/计数器 (TCB)，具有输入捕获和信号测量功能
  • 1个12位D型PWM 定时器/计数器 (TCD)，优化用于电源控制
  • 1个16位实时计数器 (RTC)，从外部晶体或内部RC振荡器运行
  • 2个USART
    • 工作模式：RS-485、LIN客户端、主SPI和IrDA
    • 分数波特率发生器、自动波特率和帧起始检测功能
  • 1个SPI，具有主机/客户端工作模式
  • 1个双线接口 (TWI)，具有双地址匹配
    • 主机/客户端同步操作（双模式）
    • 兼容Philips I^2^C
    • 标准模式（Sm，100kHz）
    • 快速模式（Fm，400kHz）
    • 快速模式+（Fm+、1MHz）、I^2^C Fm+仅支持2.7V及以上电压
  • 用于独立于CPU、可预见的外设间信号传输的Event System
  • 可配置自定义逻辑 (CCL) ，带四个可编程查找表 (LUT)
  • 1个12位差分130ksps模数转换器 (ADC)
  • 1个10位数模转换器(DAC)
  • 1个模拟比较器 (AC)
  • 1个零交叉检测器 (ZCD)
  • 内部1.024V、2.048V、2.500V和4.096V电压基准以及外部基准选项 (VREF)
• I/O和封装
  • I/O端口C上多电压I/O (MVIO)
  • 可选输入电压阈值
  • 多达17/16个可编程输入/输出引脚
  • 20引脚VQFN、3mm x 3mm
  • 20引脚SOIC封装
  • 14引脚SOIC封装
• 温度范围
  • 工业温度范围：-40°C至+85°C
  • 扩展温度：-40°C至+125°C

框图

AVR® CPU架构

Microchip AVR® DD系列微控制器：高性能与低功耗的完美融合

引言

Microchip Technology推出的 AVR® DD系列微控制器 ，以其高性能、低功耗和丰富的外设集成，成为嵌入式系统设计的理想选择。本文以AVR32/16DD14/20为例，深入探讨其架构特性、内存结构、电源管理、时钟系统及关键外设功能，帮助开发者更好地理解并应用该系列MCU。

核心特性概览

• AVR® CPU ：支持最高24 MHz运行频率，配备硬件乘法器，单周期I/O访问。
• 存储器 ：最大32 KB Flash、4 KB SRAM、256 B EEPROM，支持在系统自编程。
• 电源管理 ：工作电压范围1.8V至5.5V，支持多种低功耗睡眠模式。
• 外设集成 ：包括多路定时器、USART、SPI、TWI、ADC、DAC、模拟比较器、零交叉检测器等。
• 封装选项 ：14引脚和20引脚SOIC、20引脚VQFN封装。

内存架构与保护机制

AVR DD系列采用统一内存地址空间，支持灵活的存储器分区：

• Flash分区 ：可分为Boot、Application Code和Application Data三段，支持写保护和代码安全。
• EEPROM ：256字节非易失存储，支持单字节擦写。
• 用户行（USERROW） ：32字节，可在芯片擦除时保留数据，支持UPDI写入。
• 签名行（SIGROW） ：包含设备ID、序列号和校准值，仅供读取。

此外，设备支持 锁定机制 ，防止通过UPDI非法读取Flash、SRAM和EEPROM内容，增强代码安全性。

电源管理与睡眠模式

AVR DD系列提供三种睡眠模式，适应不同功耗需求：

1. Idle模式 ：CPU停止，所有外设运行，唤醒时间最短。
2. Standby模式 ：高频时钟停止，部分外设可配置为继续运行。
3. Power-Down模式 ：所有高频时钟停止，功耗最低，仅部分异步外设可唤醒。

通过 SLPCTRL控制器 ，开发者可灵活配置睡眠模式与电压调节器行为，实现功耗与性能的最佳平衡。

时钟系统与可靠性

CLKCTRL模块支持多种时钟源，包括：

• 内部高频振荡器（OSCHF，最高24 MHz）
• 内部32.768 kHz超低功耗振荡器（OSC32K）
• 外部晶体振荡器（XOSCHF、XOSC32K）
• 外部时钟输入（EXTCLK）
• 锁相环（PLL，最高48 MHz）

此外，时钟故障检测（CFD） 功能可在外部时钟失效时自动切换至内部时钟，确保系统持续运行。

丰富的外设集成

AVR32/16DD14/20提供了丰富的外设资源：

• 定时器 ：TCA（16位）、TCB（16位）、TCD（12位 PWM优化）
• 通信接口 ：2×USART、1×SPI、1×TWI（支持双模式）
• 模拟外设 ：12位差分ADC、10位DAC、模拟比较器、零交叉检测器
• 事件系统（EVSYS） ：实现外设间无CPU干预的信号传递
• 可配置自定义逻辑（CCL） ：4个可编程查找表，支持硬件逻辑实现

开发与调试支持

AVR DD系列支持 UPDI（统一编程与调试接口） ，仅需单线即可实现编程和在线调试。此外，设备支持多种复位源（POR、BOD、WDT、外部复位等），并通过RSTCTRL模块提供复位源识别功能。