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2466G–AVR–10/03
产品特性
• 高性能、低功耗的 8 位 AVR
®
微处理器
• 先进的 RISC 结构
– 131 条指令 – 大多数指令执行时间为单个时钟周期
–32个 8 位通用工作寄存器
– 全静态工作
– 工作于 16 MHz 时性能高达 16 MIPS
– 只需两个时钟周期的硬件乘法器
• 非易失性程序和数据存储器
– 16K 字节的系统内可编程 Flash
擦写寿命 : 10,000 次
– 具有独立锁定位的可选 Boot 代码区
通过片上 Boot 程序实现系统内编程
真正的同时读写操作
– 512 字节的 EEPROM
擦写寿命 : 100,000 次
–1K字节的片内 SRAM
– 可以对锁定位进行编程以实现用户程序的加密
• JTAG 接口 ( 与 IEEE 1149.1 标准兼容 )
– 符合 JTAG 标准的边界扫描功能
– 支持扩展的片内调试功能
– 通过 JTAG 接口实现对 Flash、 EEPROM、熔丝位和锁定位的编程
• 外设特点
– 两个具有独立预分频器和比较器功能的 8 位定时器 / 计数器
– 一个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的 16 位定时器 / 计数器
– 具有独立振荡器的实时计数器 RTC
– 四通道 PWM
–8路 10 位 ADC
8 个单端通道
TQFP 封装的 7 个差分通道
2 个具有可编程增益 (1x, 10x, 或 200x)的差分通道
– 面向字节的两线接口
– 两个可编程的串行 USART
– 可工作于主机 / 从机模式的 SPI 串行接口
– 具有独立片内振荡器的可编程看门狗定时器
– 片内模拟比较器
• 特殊的处理器特点
– 上电复位以及可编程的掉电检测
– 片内经过标定的 RC 振荡器
– 片内 / 片外中断源
–6种睡眠模式 : 空闲模式、ADC 噪声抑制模式、省电模式、掉电模式、Standby 模式以及
扩展的 Standby 模式
• I/O 和封装
– 32 个可编程的 I/O 口
–40引脚 PDIP 封装 , 44 引脚 TQFP 封装 , 与 44 引脚 MLF 封装
• 工作电压 :
– ATmega16L:2.7 - 5.5V
–ATmega16:4.5 - 5.5V
• 速度等级
– 0 - 8 MHz ATmega16L
– 0 - 16 MHz ATmega16
• ATmega16L 在 1 MHz, 3V, 25°C 时的功耗
– 正常模式 : 1.1 mA
– 空闲模式 : 0.35 mA
– 掉电模式 : < 1 µA
具有 16KB 系统
内可编程 Flash
的 8 位
微控制器
ATmega16
ATmega16L
本文是英文数据手册的中文
翻译,其目的是方便中国用
户的阅读。它无法自动跟随
原稿的更新,同时也可能存
在翻译上的错误。读者应该
以英文原稿为参考以获得更
准确的信息。
2
ATmega16(L)
2466G–AVR–10/03
引脚配置 Figure 1. ATmega16 的引脚
声明 本数据手册的典型值来源于对器件的仿真,以及其他基于相同产生工艺的 AVR 微控制器
的标定特性。本器件经过特性化之后将给出实际的最大值和最小值。
(XCK/T0) PB0
(T1) PB1
(INT2/AIN0) PB2
(OC0/AIN1) PB3
(SS) PB4
(MOSI) PB5
(MISO) PB6
(SCK) PB7
RESET
VCC
GND
XTAL2
XTAL1
(RXD) PD0
(TXD) PD1
(INT0) PD2
(INT1) PD3
(OC1B) PD4
(OC1A) PD5
(ICP1) PD6
PA0 (ADC0)
PA1 (ADC1)
PA2 (ADC2)
PA3 (ADC3)
PA4 (ADC4)
PA5 (ADC5)
PA6 (ADC6)
PA7 (ADC7)
AREF
GND
AVCC
PC7 (TOSC2)
PC6 (TOSC1)
PC5 (TDI)
PC4 (TDO)
PC3 (TMS)
PC2 (TCK)
PC1 (SDA)
PC0 (SCL)
PD7 (OC2)
PA4 (ADC4)
PA5 (ADC5)
PA6 (ADC6)
PA7 (ADC7)
AREF
GND
AVCC
PC7 (TOSC2)
PC6 (TOSC1)
PC5 (TDI)
PC4 (TDO)
(MOSI) PB5
(MISO) PB6
(SCK) PB7
RESET
VCC
GND
XTAL2
XTAL1
(RXD) PD0
(TXD) PD1
(INT0) PD2
(INT1) PD3
(OC1B) PD4
(OC1A) PD5
(ICP1) PD6
(OC2) PD7
VCC
GND
(SCL) PC0
(SDA) PC1
(TCK) PC2
(TMS) PC3
PB4 (SS)
PB3 (AIN1/OC0)
PB2 (AIN0/INT2)
PB1 (T1)
PB0 (XCK/T0)
GND
VCC
PA0 (ADC0)
PA1 (ADC1)
PA2 (ADC2)
PA3 (ADC3)
PDIP
TQFP/MLF
3
ATmega16(L)
2466G–AVR–10/03
综述 ATmega16是基于增强的AVR RISC 结构的低功耗8 位 CMOS 微控制器。由于其先进的指
令集以及单时钟周期指令执行时间,ATmega16 的数据吞吐率高达 1MIPS/MHz,从而可
以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。
方框图 Figure 2. 结构框图
INTERNAL
OSCILLATOR
OSCILLATOR
WATCHDOG
TIMER
MCU CTRL.
& TIMING
OSCILLATOR
TIMERS/
COUNTERS
INTERRUPT
UNIT
STACK
POINTER
EEPROM
SRAM
STATUS
REGISTER
USART
PROGRAM
COUNTER
PROGRAM
FLASH
INSTRUCTION
REGISTER
INSTRUCTION
DECODER
PROGRAMMING
LOGIC
SPI
ADC
INTERFACE
COMP.
INTERFACE
PORTA DRIVERS/BUFFERS
PORTA DIGITAL INTERFACE
GENERAL
PURPOSE
REGISTERS
X
Y
Z
ALU
+
-
PORTC DRIVERS/BUFFERS
PORTC DIGITAL INTERFACE
PORTB DIGITAL INTERFACE
PORTB DRIVERS/BUFFERS
PORTD DIGITAL INTERFACE
PORTD DRIVERS/BUFFERS
XTAL1
XTAL2
RESET
CONTROL
LINES
V
CC
GND
MUX &
ADC
AREF
PA0 - PA7 PC0 - PC7
PD0 - PD7PB0 - PB7
AVR CPU
TWI
AVCC
INTERNAL
CALIBRATED
OSCILLATOR
4
ATmega16(L)
2466G–AVR–10/03
AVR 内核具有丰富的指令集和 32 个通用工作寄存器。所有的寄存器都直接与算逻单元
(ALU) 相连接,使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。这种结
构大大提高了代码效率,并且具有比普通的 CISC 微控制器最高至 10 倍的数据吞吐率。
ATmega16 有如下特点:16K字节的系统内可编程Flash(具有同时读写的能力,即RWW),
512 字节 EEPROM,1K 字节 SRAM,32 个通用 I/O 口线,32 个通用工作寄存器,用于边
界扫描的 JTAG 接口,支持片内调试与编程,三个具有比较模式的灵活的定时器 / 计数器
(T/C),片内/外中断,可编程串行USART,有起始条件检测器的通用串行接口,8路10位具
有可选差分输入级可编程增益 (TQFP 封装 ) 的 ADC ,具有片内振荡器的可编程看门狗定
时器,一个 SPI 串行端口,以及六个可以通过软件进行选择的省电模式。 工作于空闲模式
时 CPU 停止工作,而 USART、两线接口、 A/D 转换器、 SRAM、 T/C、 SPI 端口以及
中断系统继续工作;掉电模式时晶体振荡器停止振荡,所有功能除了中断和硬件复位之
外都停止工作;在省电模式下,异步定时器继续运行,允许用户保持一个时间基准,而其
余功能模块处于休眠状态; ADC 噪声抑制模式时终止 CPU 和除了异步定时器与 ADC 以
外所有 I/O 模块的工作,以降低 ADC 转换时的开关噪声; Standby 模式下只有晶体或谐
振振荡器运行,其余功能模块处于休眠状态,使得器件只消耗极少的电流,同时具有快速
启动能力;扩展 Standby 模式下则允许振荡器和异步定时器继续工作。
本芯片是以 Atmel 高密度非易失性存储器技术生产的。片内 ISP Flash 允许程序存储器通
过 ISP 串行接口,或者通用编程器进行编程,也可以通过运行于 AVR 内核之中的引导程
序进行编程。引导程序可以使用任意接口将应用程序下载到应用Flash存储区(Application
Flash Memory)。在更新应用Flash存储区时引导Flash区(Boot Flash Memory)的程序继续
运行,实现了 RWW 操作。 通过将 8 位 RISC CPU 与系统内可编程的 Flash 集成在一个
芯片内, ATmega16 成为一个功能强大的单片机,为许多嵌入式控制应用提供了灵活而
低成本的解决方案。
ATmega16 具有一整套的编程与系统开发工具,包括:C 语言 编译器、宏汇编、 程序调试
器 / 软件仿真器、仿真器及评估板。
引脚说明
VCC 数字电路的电源
GND 地
端口 A(PA7..PA0) 端口 A 做为 A/D 转换器的模拟输入端。
端口 A 为 8 位双向 I/O 口,具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特
性,可以输出和吸收大电流。作为输入使用时,若内部上拉电阻使能,端口被外部电路拉
低时将输出电流。在复位过程中,即使系统时钟还未起振,端口 A 处于高阻状态。
端口 B(PB7..PB0) 端口 B 为 8 位双向 I/O 口,具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特
性,可以输出和吸收大电流。作为输入使用时,若内部上拉电阻使能,端口被外部电路拉
低时将输出电流。在复位过程中,即使系统时钟还未起振,端口 B 处于高阻状态。
端口 B 也可以用做其他不同的特殊功能,请参见 P56。
端口 C(PC7..PC0) 端口 C 为 8 位双向 I/O 口,具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特
性,可以输出和吸收大电流。作为输入使用时,若内部上拉电阻使能,端口被外部电路拉
低时将输出电流。在复位过程中,即使系统时钟还未起振,端口 C 处于高阻状态。如果
JTAG接口使能,即使复位出现引脚 PC5(TDI)、 PC3(TMS) 与 PC2(TCK) 的上拉电阻被激
活。
端口 C 也可以用做其他不同的特殊功能,请参见 P59。
5
ATmega16(L)
2466G–AVR–10/03
端口 D(PD7..PD0) 端口 D 为 8 位双向 I/O 口,具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特
性,可以输出和吸收大电流。作为输入使用时,若内部上拉电阻使能,则端口被外部电路
拉低时将输出电流。在复位过程中,即使系统时钟还未起振,端口 D 处于高阻状态。
端口 D 也可以用做其他不同的特殊功能,请参见 P61。
RESET
复位输入引脚。持续时间超过最小门限时间的低电平将引起系统复位。门限时间见
P36Table 15。持续时间小于门限间的脉冲不能保证可靠复位。
XTAL1 反向振荡放大器与片内时钟操作电路的输入端。
XTAL2 反向振荡放大器的输出端。
AVCC AVCC是端口A与A/D转换器的电源。不使用ADC时,该引脚应直接与V
CC
连接。使用ADC
时应通过一个低通滤波器与 V
CC
连接。
AREF A/D 的模拟基准输入引脚。
代码例子 本数据手册包含了一些简单的代码例子以说明如何使用芯片各个不同的功能模块。这些
例子都假定在编译之前已经包含了正确的头文件。有些 C 编译器在头文件里并没有包含
位定义,而且各个 C 编译器对中断处理有自己不同的处理方式。请注意查阅相关文档以
获取具体的信息。
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