AVR® DD微控制器系列技术解析:架构与功能特性

描述

Microchip Technology AVR16/32DD28/32 avr® DD微控制器采用avr CPU,硬件乘数运行时钟速度高达24MHz,具有高达32KB的闪存,以及高达4KB的SRAM和256字节的EEPROM。

数据手册:*附件:Microchip Technology AVR16,32DD28,32 AVR® DD微控制器数据手册.pdf

AVR16/32DD28/32采用Microchip Technology的当前技术和灵活的低功耗架构,包括Event System、智能模拟功能以及高级数字外设。AVR16/32DD28/32微控制器采用28引脚或32引脚封装。

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
      • 闪存写入/擦除周期: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)
        • 自动调谐,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)
    • 三种睡眠模式
      • 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
    • 3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从器件、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),带双地址匹配
      • 主机/客户端同步运行(双模式)
      • 兼容飞利浦^I2C^
      • 标准模式(SM,100kHz)
      • 快速模式(Fm,400kHz)
      • 快速模式+(Fm+,1MHz)(1)
    • 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4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27/26个可编程I/O引脚
    • 32引脚VQFN 5mmx5mm和TQFP 7mmx7mm
    • 28引脚SPDIP、SSOP、SOIC和VQFN
  • 温度范围
    • 工业温度范围:-40°C至+85°C
    • 扩展温度:-40°C至+125°C

电源域概述

微控制器

框图

微控制器

AVR® DD微控制器系列技术解析:架构与功能特性

一、AVR DD系列概述

AVR DD系列是Microchip Technology推出的高性能8位微控制器家族,包括AVR16/32DD28/32等型号。该系列基于增强型AVR RISC架构,运行频率高达24MHz,具有出色的能效比和丰富的外设集成。

关键特性‌:

  • 采用AVR® CPU核心,带硬件乘法器
  • 工作电压范围1.8V至5.5V
  • 最高32KB自编程Flash存储器
  • 4KB SRAM和256B EEPROM
  • 28/32引脚多种封装选项
  • 工业级(-40°C至+85°C)和扩展级(-40°C至+125°C)温度范围

二、核心架构与存储器系统

2.1 CPU架构

AVR DD采用改进的哈佛架构,具有分离的程序和数据总线:

  • 135条指令集,包含硬件乘法器
  • 32个8位通用寄存器直接连接ALU
  • 单周期I/O访问和两级中断控制器
  • 支持8/16/32位算术运算

2.2 存储器组织

三级存储结构提供灵活的代码和数据管理:

Flash存储器

  • 16KB/32KB容量,512B页大小
  • 分三个保护区域:
    • Bootloader区(BOOT):全Flash写权限
    • 应用代码区(APPCODE):仅APPDATA写权限
    • 应用数据区(APPDATA):只读

SRAM

  • 2KB/4KB容量,用于数据存储和堆栈
  • 复位后堆栈指针指向SRAM末端

EEPROM

  • 256B非易失存储,支持单字节擦写
  • 可配置为芯片擦除时保留(EESAVE)

三、丰富的外设集成

3.1 定时器系统

多功能定时器阵列‌:

  • TCA:16位定时器,3通道PWM
  • TCB:16位输入捕获/波形生成
  • TCD:12位定时器,电源控制优化
  • RTC:实时计数器,32.768kHz驱动

3.2 通信接口

高速通信外设‌:

  • USARTx2:支持LIN/RS-485/IrDA
  • SPI:主机/从机模式
  • TWI(I2C):双地址匹配,支持1MHz Fm+

3.3 模拟功能

精密模拟前端‌:

  • 12位差分ADC(最高23通道)
  • 10位DAC输出
  • 模拟比较器(AC)
  • 零交叉检测器(ZCD)
  • 可配置电压基准(VREF)

3.4 创新特性

系统级创新‌:

  • 事件系统(EVSYS):外设间直接触发
  • 可配置自定义逻辑(CCL):4个LUT
  • 多电压I/O(MVIO):独立电压域支持

四、开发支持与生态系统

4.1 编程调试

  • 单线UPDI接口编程/调试
  • 片上调试(OCD)支持
  • 自编程能力(Bootloader支持)

4.2 安全特性

  • Flash读/写保护
  • CRC内存扫描
  • 配置锁定机制

4.3 开发工具

  • Microchip Studio IDE
  • MPLAB® X兼容
  • Atmel-ICE调试器支持
  • 丰富应用笔记(AN2648/AN949等)

五、应用领域

AVR DD系列凭借其高性能和丰富外设,特别适合:

  • 工业控制(PLC、HMI)
  • 消费电子(家电控制)
  • 物联网终端设备
  • 电源管理系统
  • 电机控制应用
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