Microchip ATMEGA328P-AU 8位微控制器 - MCU中文資料

一、型號(hào)與類型

ATMEGA328P-AU是Microchip（前身為Atmel）公司生產(chǎn)的一款高性能、低功耗的8位微控制器（MCU），屬于AVR系列。AVR（Advanced RISC Vector）是基于精簡(jiǎn)指令集（RISC）架構(gòu)的微控制器，以其高效、快速和易于編程的特點(diǎn)而受到廣泛歡迎。ATMEGA328P-AU是該系列中的一款經(jīng)典型號(hào)，廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備和系統(tǒng)中。

　　廠商名稱：Microchip

　　元件分類：8位微控制器 -MCU

　　中文描述： Microchip Atmel 8位微控制器,MCU，ATmega系列,32引腳,TQFP封裝,AVR,表面貼裝安裝

　　英文描述： IC MCU 8BIT 32KB FLASH 32TQFP

　　數(shù)據(jù)手冊(cè)：http://syqqgy.com/data/k01-36531076-ATMEGA328P-AU.html

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　　ATMEGA328P-AU概述

　　ATMEGA328P-AU： 8位AVR基于RISC的微控制器結(jié)合了32KB ISP閃存存儲(chǔ)器,具有同時(shí)讀寫能力,1024B EEPROM,2KB SRAM,23個(gè)通用輸入/輸出線路,32個(gè)通用工作寄存器,3個(gè)靈活的比較模式計(jì)時(shí)器/計(jì)數(shù)器,內(nèi)部和外部中斷,串行可編程USART,一個(gè)字節(jié)為主的2線串行接口,SPI串行端口,一個(gè)6通道10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(8通道以TQFP和QFN/MLF封裝),帶內(nèi)部振蕩器的可編程看門狗計(jì)時(shí)器,以及5個(gè)可選軟件節(jié)電模式.設(shè)備運(yùn)行電壓:1.8-5.5V.

　　高性能,低功率Atmel?AVR?8位微控制器系列

　　先進(jìn)的RISC架構(gòu)

　　高耐用性非易失存儲(chǔ)器段

　　支持Atmel?QTouch?數(shù)據(jù)庫(kù)

　　外部設(shè)備功能

　　專用微控制器功能

　　ATMEGA328P-AU中文參數(shù)

  　　ATMEGA328P-AU引腳圖

二、工作原理

ATMEGA328P-AU微控制器的工作原理基于AVR增強(qiáng)的RISC架構(gòu)，該架構(gòu)通過(guò)在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行指令來(lái)優(yōu)化CPU的吞吐量，使其接近每兆赫茲每秒一百萬(wàn)條指令（MIPS）的性能。這種高效的執(zhí)行方式使得ATMEGA328P-AU在功耗和處理速度之間達(dá)到了良好的平衡。

AVR架構(gòu)的核心是豐富的指令集和大量的工作寄存器。ATMEGA328P-AU擁有131條強(qiáng)大的指令，其中大多數(shù)指令可以在單個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行，極大地提高了代碼的執(zhí)行效率。此外，它還配備了32個(gè)8位的通用工作寄存器，這些寄存器可以全靜態(tài)操作，確保了在高時(shí)鐘頻率下的穩(wěn)定性和可靠性。

三、特點(diǎn)

1. 高性能與低功耗：ATMEGA328P-AU以其高性能和低功耗的特性著稱，適合在需要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行且對(duì)功耗有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合使用。

2. 豐富的內(nèi)存資源：該微控制器內(nèi)置了32KB的閃存存儲(chǔ)器、2KB的SRAM存儲(chǔ)器和1KB的EEPROM存儲(chǔ)器，為應(yīng)用程序提供了充足的存儲(chǔ)空間。

3. 多種通信接口：ATMEGA328P-AU支持USART（通用同步/異步接收/發(fā)送器）、SPI（串行外設(shè)接口）和I2C（兩線制串行總線）等多種通信接口，方便與其他設(shè)備或模塊進(jìn)行通信。

4. 強(qiáng)大的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器功能：該微控制器配備了3個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，包括2個(gè)8位和1個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，這些定時(shí)器/計(jì)數(shù)器具有獨(dú)立的預(yù)分頻器、比較模式和捕獲模式，適用于各種定時(shí)和計(jì)數(shù)任務(wù)。

5. 豐富的外設(shè)功能：ATMEGA328P-AU還提供了模擬比較器、PWM（脈沖寬度調(diào)制）通道、ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）等外設(shè)功能，進(jìn)一步擴(kuò)展了其應(yīng)用場(chǎng)景。

6. 高耐用性和數(shù)據(jù)保留能力：其閃存和EEPROM存儲(chǔ)器具有較長(zhǎng)的寫入/擦除周期和數(shù)據(jù)保留時(shí)間，確保了數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和可靠性。

四、應(yīng)用

ATMEGA328P-AU微控制器因其出色的性能和豐富的功能，被廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備和系統(tǒng)中，包括但不限于以下幾個(gè)方面：

1. 智能家居：ATMEGA328P-AU可用于控制智能家居設(shè)備，如照明系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)和安防系統(tǒng)等。通過(guò)編程，該微控制器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)這些設(shè)備的精確控制和智能化管理。

2. 工業(yè)自動(dòng)化：在工業(yè)領(lǐng)域，ATMEGA328P-AU可用于控制各種自動(dòng)化設(shè)備，如PLC（可編程邏輯控制器）、機(jī)器人和傳感器等。其強(qiáng)大的處理能力和豐富的外設(shè)功能使得它成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的理想選擇。

3. 電子游戲：在游戲領(lǐng)域，ATMEGA328P-AU可用于開發(fā)各種電子游戲設(shè)備，如游戲機(jī)、手持游戲機(jī)等。其低功耗和高性能的特點(diǎn)使得游戲設(shè)備能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行且功耗較低。

4. 機(jī)器人：在機(jī)器人領(lǐng)域，ATMEGA328P-AU可用于控制各種類型的機(jī)器人，如無(wú)人機(jī)、智能車等。通過(guò)編程，該微控制器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)、傳感器數(shù)據(jù)采集和處理等功能的精確控制。

五、參數(shù)

以下是ATMEGA328P-AU微控制器的主要參數(shù)：

• CPU時(shí)鐘速度：最大可達(dá)20MHz，具體取決于供電電壓和工作溫度。

• 程序存儲(chǔ)器：32KB的閃存存儲(chǔ)器，支持系統(tǒng)內(nèi)自編程。

• 數(shù)據(jù)RAM：2KB的SRAM存儲(chǔ)器，用于存放臨時(shí)數(shù)據(jù)和變量。

• 數(shù)據(jù)ROM：1KB的EEPROM存儲(chǔ)器，用于存放需要長(zhǎng)期保存的數(shù)據(jù)。

• ADC分辨率：10位，支持多達(dá)8個(gè)模擬輸入通道。

• 通信接口：USART、SPI、I2C。

• 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：3個(gè)（2個(gè)8位和1個(gè)16位），具有多種模式和功能。

• 工作電壓：1.8V至5.5V，支持寬電壓范圍。

• 工作溫度：-40°C至85°C，適應(yīng)各種環(huán)境條件。

• 封裝形式：TQFP-32，便于PCB布局和焊接。

• 引腳數(shù)量：2

• 引腳功能：

• ATMEGA328P-AU的TQFP-32封裝提供了豐富的引腳資源，每個(gè)引腳都承擔(dān)著特定的功能。這些引腳大致可以分為以下幾類：

• 電源與地引腳：包括VCC（電源正極）、GND（電源地）以及AVCC（模擬電源正極）和AGND（模擬電源地）。這些引腳為微控制器提供穩(wěn)定的工作電壓和參考地電位。

• I/O引腳：大部分引腳都是可配置為通用輸入/輸出（GPIO）的，允許用戶根據(jù)應(yīng)用需求進(jìn)行編程控制。這些引腳可以輸出高電平或低電平信號(hào)，也可以接收來(lái)自外部設(shè)備的信號(hào)輸入。

• 復(fù)位引腳：RESET引腳用于微控制器的復(fù)位操作。當(dāng)該引腳被拉低時(shí)，微控制器將重新啟動(dòng)并從頭開始執(zhí)行程序。

• 特殊功能引腳：包括晶振引腳（XTAL1和XTAL2，用于連接外部晶體振蕩器或諧振器以生成系統(tǒng)時(shí)鐘）、編程引腳（如MOSI、MISO、SCK、RESET等，用于ISP在線編程）以及一些特定的功能引腳（如ADC輸入引腳、PWM輸出引腳等）。

• 編程與調(diào)試：

  ATMEGA328P-AU支持多種編程方式，包括通過(guò)JTAG接口、ISP（在線串行編程）以及ICP（在線編程和調(diào)試）等方式進(jìn)行編程和調(diào)試。其中，ISP是最常用的編程方式之一，它允許用戶在不將微控制器從電路板上移除的情況下進(jìn)行編程。

  在編程方面，AVR Studio（現(xiàn)已并入Microchip Studio）是一款功能強(qiáng)大的集成開發(fā)環(huán)境（IDE），它提供了代碼編寫、編譯、調(diào)試和下載等一站式服務(wù)。此外，還有許多第三方工具和編譯器（如AVR GCC）也支持對(duì)ATMEGA328P-AU進(jìn)行編程。

• 保護(hù)與安全：

    ATMEGA328P-AU還提供了多種保護(hù)機(jī)制以確保系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。例如，它支持代碼保護(hù)功能，可以通過(guò)編程將閃存存儲(chǔ)器的一部分或全部鎖定，以防止未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn)和修改。此外，該微控制器還具備欠壓檢測(cè)（BOD）功能，當(dāng)電源電壓低于預(yù)設(shè)閾值時(shí)會(huì)自動(dòng)復(fù)位微控制器，以避免因電源電壓不足而導(dǎo)致的系統(tǒng)不穩(wěn)定或損壞。

• 開發(fā)資源與支持：

     Microchip（前身為Atmel）為ATMEGA328P-AU提供了豐富的開發(fā)資源和支持服務(wù)。這包括詳細(xì)的數(shù)據(jù)手冊(cè)、參考設(shè)計(jì)、應(yīng)用筆記、軟件庫(kù)和開發(fā)工具等。此外，Microchip還擁有一個(gè)龐大的開發(fā)者社區(qū)，社區(qū)中匯聚了來(lái)自世界各地的開發(fā)者和技術(shù)專家，他們分享經(jīng)驗(yàn)、解答問(wèn)題并提供技術(shù)支持。

總結(jié)：

ATMEGA328P-AU作為一款高性能、低功耗的8位微控制器，以其豐富的功能、高效的性能和穩(wěn)定的性能在眾多應(yīng)用領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。無(wú)論是智能家居、工業(yè)自動(dòng)化還是電子游戲和機(jī)器人等領(lǐng)域，ATMEGA328P-AU都能提供出色的解決方案。通過(guò)合理的電路設(shè)計(jì)和編程實(shí)現(xiàn)，用戶可以充分發(fā)揮其潛力，創(chuàng)造出更加智能、高效和可靠的電子設(shè)備和系統(tǒng)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用的不斷拓展，相信ATMEGA328P-AU將會(huì)在未來(lái)的發(fā)展中繼續(xù)發(fā)揮其重要作用。