Microchip ATMEGA328P-AU 8位微控制器 - MCU中文资料

一、型号与类型

ATMEGA328P-AU是Microchip（前身为Atmel）公司生产的一款高性能、低功耗的8位微控制器（MCU），属于AVR系列。AVR（Advanced RISC Vector）是基于精简指令集（RISC）架构的微控制器，以其高效、快速和易于编程的特点而受到广泛欢迎。ATMEGA328P-AU是该系列中的一款经典型号，广泛应用于各种电子设备和系统中。

　　厂商名称：Microchip

　　元件分类：8位微控制器 -MCU

　　中文描述： Microchip Atmel 8位微控制器,MCU，ATmega系列,32引脚,TQFP封装,AVR,表面贴装安装

　　英文描述： IC MCU 8BIT 32KB FLASH 32TQFP

　　数据手册：https://www.iczoom.com/data/k01-36531076-ATMEGA328P-AU.html

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　　ATMEGA328P-AU概述

　　ATMEGA328P-AU： 8位AVR基于RISC的微控制器结合了32KB ISP闪存存储器,具有同时读写能力,1024B EEPROM,2KB SRAM,23个通用输入/输出线路,32个通用工作寄存器,3个灵活的比较模式计时器/计数器,内部和外部中断,串行可编程USART,一个字节为主的2线串行接口,SPI串行端口,一个6通道10位模数转换器(8通道以TQFP和QFN/MLF封装),带内部振荡器的可编程看门狗计时器,以及5个可选软件节电模式.设备运行电压:1.8-5.5V.

　　高性能,低功率Atmel®AVR®8位微控制器系列

　　先进的RISC架构

　　高耐用性非易失存储器段

　　支持Atmel®QTouch®数据库

　　外部设备功能

　　专用微控制器功能

　　ATMEGA328P-AU中文参数

  　　ATMEGA328P-AU引脚图

二、工作原理

ATMEGA328P-AU微控制器的工作原理基于AVR增强的RISC架构，该架构通过在一个时钟周期内执行指令来优化CPU的吞吐量，使其接近每兆赫兹每秒一百万条指令（MIPS）的性能。这种高效的执行方式使得ATMEGA328P-AU在功耗和处理速度之间达到了良好的平衡。

AVR架构的核心是丰富的指令集和大量的工作寄存器。ATMEGA328P-AU拥有131条强大的指令，其中大多数指令可以在单个时钟周期内执行，极大地提高了代码的执行效率。此外，它还配备了32个8位的通用工作寄存器，这些寄存器可以全静态操作，确保了在高时钟频率下的稳定性和可靠性。

三、特点

1. 高性能与低功耗：ATMEGA328P-AU以其高性能和低功耗的特性著称，适合在需要长时间运行且对功耗有严格要求的场合使用。

2. 丰富的内存资源：该微控制器内置了32KB的闪存存储器、2KB的SRAM存储器和1KB的EEPROM存储器，为应用程序提供了充足的存储空间。

3. 多种通信接口：ATMEGA328P-AU支持USART（通用同步/异步接收/发送器）、SPI（串行外设接口）和I2C（两线制串行总线）等多种通信接口，方便与其他设备或模块进行通信。

4. 强大的定时器/计数器功能：该微控制器配备了3个定时器/计数器，包括2个8位和1个16位的定时器/计数器，这些定时器/计数器具有独立的预分频器、比较模式和捕获模式，适用于各种定时和计数任务。

5. 丰富的外设功能：ATMEGA328P-AU还提供了模拟比较器、PWM（脉冲宽度调制）通道、ADC（模数转换器）等外设功能，进一步扩展了其应用场景。

6. 高耐用性和数据保留能力：其闪存和EEPROM存储器具有较长的写入/擦除周期和数据保留时间，确保了数据的长期稳定性和可靠性。

四、应用

ATMEGA328P-AU微控制器因其出色的性能和丰富的功能，被广泛应用于各种电子设备和系统中，包括但不限于以下几个方面：

1. 智能家居：ATMEGA328P-AU可用于控制智能家居设备，如照明系统、温度控制系统和安防系统等。通过编程，该微控制器可以实现对这些设备的精确控制和智能化管理。

2. 工业自动化：在工业领域，ATMEGA328P-AU可用于控制各种自动化设备，如PLC（可编程逻辑控制器）、机器人和传感器等。其强大的处理能力和丰富的外设功能使得它成为工业自动化领域的理想选择。

3. 电子游戏：在游戏领域，ATMEGA328P-AU可用于开发各种电子游戏设备，如游戏机、手持游戏机等。其低功耗和高性能的特点使得游戏设备能够长时间稳定运行且功耗较低。

4. 机器人：在机器人领域，ATMEGA328P-AU可用于控制各种类型的机器人，如无人机、智能车等。通过编程，该微控制器可以实现对机器人运动、传感器数据采集和处理等功能的精确控制。

五、参数

以下是ATMEGA328P-AU微控制器的主要参数：

• CPU时钟速度：最大可达20MHz，具体取决于供电电压和工作温度。

• 程序存储器：32KB的闪存存储器，支持系统内自编程。

• 数据RAM：2KB的SRAM存储器，用于存放临时数据和变量。

• 数据ROM：1KB的EEPROM存储器，用于存放需要长期保存的数据。

• ADC分辨率：10位，支持多达8个模拟输入通道。

• 通信接口：USART、SPI、I2C。

• 定时器/计数器：3个（2个8位和1个16位），具有多种模式和功能。

• 工作电压：1.8V至5.5V，支持宽电压范围。

• 工作温度：-40°C至85°C，适应各种环境条件。

• 封装形式：TQFP-32，便于PCB布局和焊接。

• 引脚数量：2

• 引脚功能：

• ATMEGA328P-AU的TQFP-32封装提供了丰富的引脚资源，每个引脚都承担着特定的功能。这些引脚大致可以分为以下几类：

• 电源与地引脚：包括VCC（电源正极）、GND（电源地）以及AVCC（模拟电源正极）和AGND（模拟电源地）。这些引脚为微控制器提供稳定的工作电压和参考地电位。

• I/O引脚：大部分引脚都是可配置为通用输入/输出（GPIO）的，允许用户根据应用需求进行编程控制。这些引脚可以输出高电平或低电平信号，也可以接收来自外部设备的信号输入。

• 复位引脚：RESET引脚用于微控制器的复位操作。当该引脚被拉低时，微控制器将重新启动并从头开始执行程序。

• 特殊功能引脚：包括晶振引脚（XTAL1和XTAL2，用于连接外部晶体振荡器或谐振器以生成系统时钟）、编程引脚（如MOSI、MISO、SCK、RESET等，用于ISP在线编程）以及一些特定的功能引脚（如ADC输入引脚、PWM输出引脚等）。

• 编程与调试：

  ATMEGA328P-AU支持多种编程方式，包括通过JTAG接口、ISP（在线串行编程）以及ICP（在线编程和调试）等方式进行编程和调试。其中，ISP是最常用的编程方式之一，它允许用户在不将微控制器从电路板上移除的情况下进行编程。

  在编程方面，AVR Studio（现已并入Microchip Studio）是一款功能强大的集成开发环境（IDE），它提供了代码编写、编译、调试和下载等一站式服务。此外，还有许多第三方工具和编译器（如AVR GCC）也支持对ATMEGA328P-AU进行编程。

• 保护与安全：

    ATMEGA328P-AU还提供了多种保护机制以确保系统的安全性和稳定性。例如，它支持代码保护功能，可以通过编程将闪存存储器的一部分或全部锁定，以防止未经授权的访问和修改。此外，该微控制器还具备欠压检测（BOD）功能，当电源电压低于预设阈值时会自动复位微控制器，以避免因电源电压不足而导致的系统不稳定或损坏。

• 开发资源与支持：

     Microchip（前身为Atmel）为ATMEGA328P-AU提供了丰富的开发资源和支持服务。这包括详细的数据手册、参考设计、应用笔记、软件库和开发工具等。此外，Microchip还拥有一个庞大的开发者社区，社区中汇聚了来自世界各地的开发者和技术专家，他们分享经验、解答问题并提供技术支持。

总结：

ATMEGA328P-AU作为一款高性能、低功耗的8位微控制器，以其丰富的功能、高效的性能和稳定的性能在众多应用领域中得到了广泛应用。无论是智能家居、工业自动化还是电子游戏和机器人等领域，ATMEGA328P-AU都能提供出色的解决方案。通过合理的电路设计和编程实现，用户可以充分发挥其潜力，创造出更加智能、高效和可靠的电子设备和系统。随着技术的不断进步和应用的不断拓展，相信ATMEGA328P-AU将会在未来的发展中继续发挥其重要作用。