AVR教程系列一：ATmega16 简介

1、ATmegga16 简介（四四）ATmegga16 时钟系统统及其分布布时钟系统及及其分布FFigurre 111为AVRR的主要时时钟系统及及其分布。这些时钟钟并不需要要同时工作作。为了降降低功耗，可可以通过使使用不同的的睡眠模式式来禁止无无需工作的的模块的时时钟。时钟钟系统详见见Figuure 111。CPU 时时钟 cclkCPPU CPPU时钟与与操作AVVR内核的的子系统相相连，如通通用寄存器器文件、状状态寄存器器及保存堆堆栈指针的的数据存储储器。终止止CPU 时钟将使使内核停止止工作和计计算。I/O 时钟钟 cllkI/OO I/OO时钟用于于主要的II/O 模模块，如定定时器/

2、计数器、SPI 和USARRT。I/O 时钟还用用于外部中中断模块。要注意的的是有些外外部中断由由异步逻辑辑检测，因因此即使II/O 时时钟停止了了这些中断断仍然可以以得到监控控。此外， USI 模块的起始条件检测在没有clkI/O 的情况下也是异步实现的，使得这个功能在任何睡眠模式下都可以正常工作。Flash 时钟 clkFLASH Flash 时钟控制Flash 接口的操作。此时钟通常与CPU 时钟同时挂起或激活。异步定时器时钟 clkASY 异步定时器时钟允许异步定时器/ 计数器与LCD 控制器直接由外部32 kHz 时钟晶体驱动。使得此定时器/ 计数器即使在睡眠模式下仍然可以为系统提供

3、一个实时时钟。ADC 时钟 clkADC ADC具有专门的时钟。这样可以在ADC工作的时候停止CPU和I/O时钟以降低数字电路产生的噪声，从而提高ADC 转换精度。ATmegga16 时钟源ATmegga16芯芯片有如下下几种通过过Flassh熔丝位位进行选择择的时钟源源。时钟输输入到AVVR时钟发发生器，再再分配到相相应的模块块。不同的时钟钟选项将在在后续部分分进行介绍绍。当CPPU 自掉掉电模式或或省电模式式唤醒之后后，被选择择的时钟源源用来为启启动过程定定时，保证证振荡器在在开始执行行指令之前前进入稳定定状态。当当CPU从从复位开始始工作时，还还有额外的的延迟时间间以保证在在MCU 开始

4、正常常工作之前前电源达到到稳定电平平。这个启启动时间的的定时由看看门狗振荡荡器完成。看门狗溢溢出时间所所对应的WWDT 振振荡器周期期数列于TTablee 3。看看门狗振荡荡器的频率率由工作电电压决定，详详见 P2286“AATmegga16 典型特性性” 。缺省时钟源源器件出厂时时CKSEEL = “00110”， SUTT = “10”。这个缺省省设置的时时钟源是11 MHzz 的内部部RC振荡器器，启动时时间为最长长。这种设设置保证用用户可以通通过ISPP 或并行行编程器得得到所需的的时钟源。ATmegga16 晶体振荡荡器XTAL11 与XTTAL2 分别为用用作片内振振荡器的反反向放

5、大器器的输入和和输出，如如Figuure 112 所示示，这个振振荡器可以以使用石英英晶体，也也可以使用用陶瓷谐振振器。熔丝丝位CKOOPT 用用来选择这这两种放大大器模式的的其中之一一。当CKKOPT 被编程时时振荡器在在输出引脚脚产生满幅幅度的振荡荡。这种模模式适合于于噪声环境境，以及需需要通过XXTAL22 驱动第第二个时钟钟缓冲器的的情况。而而且这种模模式的频率率范围比较较宽。当保保持CKOOPT 为为未编程状状态时，振振荡器的输输出信号幅幅度比较小小。其优点点是大大降降低了功耗耗，但是频频率范围比比较窄，而而且不能驱驱动其他时时钟缓冲器器。对于谐谐振器， CKOPPT 未编编程时的最

6、最大频率为为8 MHHz， CCKOPTT 编程时时为16 MHz。C1和CC2 的数数值要一样样，不管使使用的是晶晶体还是谐谐振器。最最佳的数值值与使用的的晶体或谐谐振器有关关，还与杂杂散电容和和环境的电电磁噪声有有关。Taable88 给出了了针对晶体体选择电容容的一些指指南。对于于陶瓷谐振振器，应该该使用厂商商提供的数数值。若想想得到更多多的有关如如何选择电电容以及振振荡器如何何工作的信信息，请参参考多用途途振荡器应应用手册。振荡器可以以工作于三三种不同的的模式，每每一种都有有一个优化化的频率范范围。工作作模式通过过熔丝位CCKSELL3.11 来选择择，如Taable 4 所示示。如T

7、ablle 5 所示，熔熔丝位CKKSEL00 以及SSUT1.0 用用于选择启启动时间。Notess: 1. 这些选选项只能用用于工作频频率不太接接近于最大大频率，而而且启动时时的频率稳稳定性对于于应用而言言不重要的的情况。不不适用于晶晶体。2. 这些选选项是为陶陶瓷谐振器器设计的，可可以保证启启动时频率率足够稳定定。若工作作频率不太太接近于最最大频率，而而且启动时时的频率稳稳定性对于于应用而言言不重要时时也适用于于晶体。 ATmegga16 低频晶体体振荡器为了使用332.7668 kHHz 钟表表晶体作为为器件的时时钟源，必必须将熔丝丝位CKSSEL 设设置为“11001”以选择低低频晶

8、体振振荡器。晶晶体的连接接方式如FFigurre 122 所示。通过对熔熔丝位CKKOPT 的编程，用用户可以使使能XTAAL1 和和XTALL2 的内内部电容，从从而去除外外部电容。内部电容容的标称数数值为366 pF。选择了这这个振荡器器之后，启启动时间由由熔丝位SSUT 确确定，如TTablee 6 所所示。ATmegga16 外部RC振荡器器对于时间不不敏感的应应用可以使使用Figgure 13 的的外部RCC 振荡器器。频率可可以通过方方程f =1/(33RC) 进行粗略略地鼓估计计。电容CC 至少要要22 ppF。通过过编程熔丝丝位CKOOPT，用用户可以使使能XTAAL1 和和G

9、ND 之间的片片内 366 pF 电容，从从而无需外外部点燃。若想获取取有关振荡荡器如何工工作以及如如何选择RR 和C 的具体信信息，请参参考外部RRC 振荡荡器应用手手册。振荡器可以以工作于四四个不同的的模式，每每个模式有有自己的优优化频率范范围。工作作模式通过过熔丝位CCKSELL3.00 选取，如如Tablle 7 所示。 选择了这个个振荡器之之后，启动动时间由熔熔丝位SUUT 确定定，如Taable 8 所示示。ATmegga16 标定的片片内RC振荡器器标定的片内内RC振荡荡器提供了了固定的11.0、22.0、44.0 或或8.0 MHz 的时钟。这些频率率都是5VV、25C 下的的

10、标称数值值。这个时时钟也可以以作为系统统时钟，只只要按照TTablee 9 对对熔丝位CCKSELL进行编程程即可。选选择这个时时钟(此时时不能对CCKOPTT进行编程程)之后就就无需外部部器件了。复位时硬硬件将标定定字节加载载到OSCCCAL 寄存器，自自动完成对对RC振荡荡器的标定定。在5VV，25C 和频频率为1.0 MHHz 时，这这种标定可可以提供标标称频率 1% 的精度度。当使用用这个振荡荡器作为系系统时钟时时，看门狗狗仍然使用用自己的看看门狗定时时器作为溢溢出复位的的依据。选择了这个个振荡器之之后，启动动时间由熔熔丝位SUUT 确定定，如Taable 10 所所示。XTTAL1

11、和XTAAL2 要要保持为空空(NC)。振荡器标定定寄存器 OSCCCAL? Bitts 7.0 CALL7.00: 振荡荡器标定数数据将标定定数据写入入这个地址址可以对内内部振荡器器进行调节节以消除由由于生产工工艺所带来来的振荡器器频率偏差差。复位时时1 MHHz 的标标定数据( 标识数数据的高字字节，地址址为0 x000) 自自动加载到到OSCCCAL 寄寄存器。如如果需要内内部RC振振荡器工作作于其他频频率，标定定数据必须须人工加载载：首先通通过编程器器读取标识识数据，然然后将标定定数据保存存到Flaash 或或EEPRROM 之之中。这些些数据可以以通过软件件读取，然然后加载到到OSCCCAL 寄寄存器。当当OSCCCAL 为为零时振荡荡器以最低低频率工作作。当对其其写如不为为零的数据据时内部振振荡器的频频率