单片机运行时需要对芯片进行一个基础的状态设置，AVR单片机对芯片功能的设置是通过熔丝位来实现的。单片机在出厂时，熔丝位有一个默认值，如果你不对熔丝位进行编程更改，单片机会使用默认的设置工作。本章主要介绍熔丝位和锁定位的设置方法以及AVR单片机的复位源。

5.1

熔丝位

提到熔丝位，你一定吓坏了。因为很多介绍AVR的书籍或网络媒体都会大谈熔丝位设置是如何的关键，以致错误的设置熔丝位会造成芯片锁死等。其实，AVR单片机的熔丝位设置非常简便，而且熔丝位的设置是可逆的，错误的设置只会导致芯片功能的暂时失效，并不会对芯片造成物理的损害。配合Atmel Studio 6.1集成开发环境，正确地设置熔丝位与打开一个普通的Word窗口更改字体的难度基本相当。以下，我们就来详细地介绍ATmega32单片机的熔丝位以及如何快速地完成对熔丝位的设置。

5.1.1

熔丝位的功能

AVR单片机通过熔丝位来实现对时钟源、JTAG接口等基础功能的设定，对熔丝位的设置是通过对其编程（读为0）或不编程（读为1）来实现的。ATmega32单片机片内熔丝位是由两个字节构成的，具体功能如下：

1.熔丝位的高字节

bit 7OCDEN：片上调试系统OCD（On-chip Debug）使能位。该位默认值为1（未编程），禁用OCD。当使用JTAG接口的仿真功能时，需编程该位。

bit 6JTAGEN：JTAG接口使能位。该位默认值为0（已编程），JTAG接口使能。当JTAGEN位没有被编程的情况下，TDI、TDO、TMS、TCK引脚为正常的I/O端口，TAP控制器处于复位状态，JTAG功能关闭。通常情况下请勿关闭JTAG接口，否则通过JTAG接口的仿真和下载功能会无法使用。

bit 5SPIEN：SPI功能使能位。该位默认值为0（已编程），SPI串行程序和数据下载功能被使能。使用ISP串行下载方式对单片机编程时，该位会强制开启且无法更改。在使用JTAG接口编程/仿真器修改此位时，要特别注意禁用该功能会使基于SPI的串行下载器对芯片编程失效。

bit 4CKOPT：振荡器选择位。该位默认值为1（未编程），禁用此功能。CKOPT位用于提高单片机片内振荡器的输出功率，加大对晶振/陶瓷谐振器的驱动能力。该位启用后可以拓展晶振/陶瓷谐振器的频率适用范围，推荐在常规状态下启用该功能，但功耗会相应提高。

bit 3EESAVE：芯片擦除时E2PROM内容保护位。该位默认值为1（未编程）。此功能一般不使用。

bit 2-1BOOTSZ1:0：BOOT区大小选择位。该位默认值为0（已编程）。此功能一般无需更改。

bit 0BOOTRST：复位向量选择位。该位默认值为1（未编程），复位后程序从FLASH的0x0000地址开始执行。该位为0时，复位后程序从BOOT区开始执行。此功能可以用于IAP升级，编程此位会使单片机不能正常启动，通常情况下无需更改，使用默认值即可。

2.熔丝位的低字节

bit 7BODLEVEL：BOD触发电平选择位。该位默认值为1（未编程），此时BOD掉电检测门限电压为2.7V，如果系统电压低于此值时CPU复位。当BODLEVEL位为0时，BOD掉电检测门限电压为4V。

bit 6BODEN：BOD功能使能位。该位默认值为1（未编程），掉电检测功能禁用。当BODEN位为0时，掉电检测功能被允许。

bit 5-4SUT1:0：复位时启动时间选择位。具体设置详见附录B。

bit 3-0CKSEL3:0：时钟源选择位。默认值为0001，即时钟源为片内RC振荡器，输出时钟频率为1MHz。时钟源可以根据硬件实际情况进行选择，具体设置详见表6-1。

熔丝位的功能和默认值详见表5-1。

5.1.2

熔丝位的设定

在Atmel Studio 6.1集成开发环境中提供了一种便捷的熔丝位设置方法，它将各种配置进行了组合，并且使用下拉菜单的方式供用户选择，这使熔丝位的设置变得清晰且直观。接下来我们就一起体验一下在Atmel Studio 6.1集成开发环境中如何对熔丝位进行设置。

首先，将AVRISP mkⅡ编程器连接至AVR系统板，并将编程器的USB接口连接到电脑上，打开Atmel Studio 6.1软件，单击任务栏上的“Device Programming”（编程按钮）按钮，如图5-1所示。

此时会弹出“Device Programming”窗口，在“Tool”项中选择“AVRISP mkⅡ”，在“Device”项中选择目标单片机型号为“ATmega32A”，鼠标单击“Apply”按钮，在刷新后的窗口左侧中选择“Fuses”（熔丝位）选项，如图5-2所示。

从图5-2中可以看出，ATmega32单片机的熔丝位选项已经用菜单的方式列出。我们已经知道，熔丝位的设置有两种状态，即编程（对该位写0）或不编程（对该位写1）两种，在熔丝位设置窗口中，编程状态对应的是在熔丝位名称后面打“√”，图中JTAGEN和SPIEN两个熔丝位即为编程状态。

注意：JTAGEN和SPIEN两个熔丝位在芯片默认的情况下是勾选的，如果我们此时更改了默认的设置，即将后面的“√”去掉，将会使芯片无法通过JTAG或SPI串行方式编程或仿真，此时软件会对你的操作给出警告。一旦你将SPIEN和JTAGEN均设定为未编程状态，这将使芯片失去JTAG接口和SPI接口两种编程功能，从而导致单片机锁死，出现这种情况就需要高压并行编程的方式才能将单片机的功能恢复，因此在使用时务必格外小心。另外，使用基于ISP方式的编程器（如AVRISP mkⅡ）无法用这种方法禁用SPIEN项。

另外，在图5-2中熔丝位BOOTSZ的后面有一个下三角符号，单击这个下三角按钮，即可打开BOOT区大小选择对话框，如图5-3所示。

在图5-3所示的下拉菜单中会有四组数字，每一组数字都是启动区大小和引导区（BootLoader）起始地址。如“2048W_3800”表示启动区大小是2048字，引导区起始地址为$3800。通过此下拉菜单，我们可以按照软件的提示来轻松设置启动区的大小，而无需记忆熔丝位BOOTSZ1和BOOTSZ0的状态，这也是Atmel Studio 6.1集成开发环境设置熔丝位的方便之处。这里需要说明的是，对于启动区域大小我们仅选择默认设置即可。

不仅如此，Atmel Studio 6.1集成开发环境对BOD触发电平、时钟源及启动时间也提供了类似的菜单方式供用户选择，对BOD触发电平的设置如图5-4所示。

单击SUT_CKSEL选项后面的下三角按钮，打开时钟源和启动时间组合选择菜单，如图5-5所示。

在SUT_CKSEL组合选项中，可选取内部RC时钟、外部RC时钟、外部石英晶体/陶瓷振荡器等时钟源及相应的启动时间。由于我们的AVR系统板上使用的是16M晶体振荡器，所以此处需要选择外部高频晶体振荡器/陶瓷谐振器作为时钟源，启动时间任意，即选择：“EXTHIFXTALRES_258CK_4MS”项，当鼠标停留在该选项上时会有相应的提示信息，如：“Ext.Crystal/Resonator High Freq……”

在完成了所有熔丝位的设置之后，其实你并没有真正对芯片的熔丝位做出更改。要让你的设置生效，需要对芯片进行一次烧写，具体如图5-6所示。

单击图5-6中箭头所指的“Program”按钮，即可对芯片进行一次编程，从而完成对熔丝位的更改，烧写完成后在窗口下方区域内会有相应的提示。另外，对熔丝位的校验和读取也可以在此窗口中完成。

5.1.3

熔丝位的错误设置

熔丝位的错误设置会导致芯片假死、JTAG接口失效等意外情况发生，为了便于解决此问题，我们将错误状态及处理方法列出如下：

1.JTAG接口意外关闭

在对ATmega32单片机编程时，如果将熔丝位JTAGEN设置为1（未编程）时，JTAG接口会被禁用，这时单片机JTAG接口的引脚功能被普通I/O口功能所取代，导致JTAG接口关闭。这时使用基于JTAG接口的调试开发工具已经无法对芯片进行编程和仿真。解决此问题的方法是使用基于SPI串行接口的ISP编程器，再次对熔丝位进行设置，将JTAGEN设置为0（已编程），重新启用JTAG接口即可。

2.SPI接口意外关闭

在使用基于JTAG接口的调试开发工具对芯片编程时，如果将熔丝位SPIEN设置为1（未编程），SPI接口将被禁用。这时再次使用基于ISP方式的编程器时，由于SPI接口失效，芯片将无法通过SPI接口进行编程和下载。解决此问题的方法是再次使用基于JTAG接口的调试开发工具，将熔丝位SPIEN设置为0（已编程），恢复SPI接口的功能即可。

3.JTAG和SPI接口均意外关闭

如果你误将SPIEN和JTAGEN两个熔丝位均设定为未编程状态，芯片将会失去JTAG和SPI两个接口的功能，从而导致无法使用这两种方式为单片机编程，此时需要使用高压并行编程的方式才能将芯片的功能恢复。

4.编程时无可用时钟源

当使用基于ISP方式的编程器进行编程时，如果将芯片的时钟源由片内切换到片外，而片外恰好没有配置外部晶振，单片机会因为没有可用的时钟而停止工作。这时再次使用基于ISP编程器为其编程时，由于SPI串行编程需要芯片的时钟支持，而此时芯片恰好已经没有可用的时钟支持了，致使ISP编程器失败。

解决的办法是使用JTAG接口的调试开发工具，编程相应的熔丝位将芯片的时钟源恢复到片内时钟上。也可以按照所配置的时钟方式将芯片的外部时钟源恢复，或者将外部时钟信号施加到单片机的XTAL1引脚上，此时即可使用ISP编程器修改时钟源。使用1-4M的有源晶振产生时钟信号为单片机提供外部时钟，是为丢失时钟源的芯片解锁的好办法，其原理如图5-7所示。

5.启动地址错误

如果你不使用ATmega32单片机的BOOTLOADER功能，一定注意不要把熔丝位BOOTRST设置为0（已编程）状态，否则会使芯片在上电时不是从Flash的0x0000处开始执行程序，而是转移到BOOT区执行，导致单片机无法正确运行。解决的办法是重新修改熔丝位BOOTRST，将其设置为1（未编程）状态。

列举以上问题的目的在于，当你使用AVR单片机时，如果遇到类似的问题，不应简单地认为是芯片出了问题，而应查看熔丝位的设置，并且尝试换用另外一种编程开发工具。

5.2

锁定位

为了保护开发者的知识产权，确保你的设计成果不被他人剽窃，单片机经常采用数据加密技术，使烧写到芯片内部的程序代码不会被人恶意读取和复制。AVR单片机在这方面则更胜一筹，它采用了位加密锁（Lock Bit）技术，用于确保芯片内的代码安全。

5.2.1

锁定位的功能

对ATmega32单片机的数据保护是通过锁定位来实现的，锁定位有6个，具体功能详见表5-2。

一般情况下，对锁定位的设置是在对单片机熔丝位的设置完成之后进行的。我们已经知道，ATmega32单片机的存储器有三种：数据存储器（SRAM）、程序存储器（FLASH）和E 5.2.2

锁定位的应用

锁定位可以通过并行、SPI或JTAG编程器/仿真器进行设定，但要想使设置生效，必须通过芯片擦除命令来实现，这也是保护数据安全所必需的步骤。锁定位的设置与熔丝位一样具有可逆性，可根据不同的需要多次编程，灵活改变。在Atmel Studio 6.1集成开发环境下配合AVRISP mkⅡ编程器对锁定位进行设置的方法如下：

正确连接JTAG ICE仿真器和小系统板，打开Atmel Studio 6.1软件，单击任务栏上的“Device Programming”按钮，弹出“Device Programming”窗口，在“Tool”项中选择“AVRISP mkⅡ”，在“Device”项中选择目标单片机型号为“ATmega32A”，单击“Apply”按钮，在刷新后的窗口左侧选择“LockBits”（锁定位）选项，如图5-8所示。

在图5-8所示的锁定位设置窗口中，列出了三种不同的保护类型，我们尝试着更改LB选项，单击LB右侧的下三角按钮，打开设置下拉列表，选择“PROG_VER_DISABLED”项，鼠标停留在该选项上时会有详细功能提示“Further programming and verification disabled”，意思是禁止编程和校验，具体如图5-9所示。

接下来为了让设置生效，我们单击“Program”按钮，如图5-10中箭头所指位置所示。

这时窗口下面会有编程的相关提示信息，提示锁定位设置成功。这时，FLASH和E 这时，我们需要在“Device Programming”窗口中切换到“Memories”选项，鼠标单击“Erase now”按钮，完成一次对芯片的擦写操作，如图5-12所示。

当我们再一次将“Device Programming”窗口切换到“Lock bits”选项时，你会发现锁定位已经更改成我们预期的设置了，至此我们已经完成了对FLASH和E2PROM的解锁操作，具体如图5-13所示。