AVR核心結合了一個豐富的指令集和32個通用工作寄存器。所有32個寄存器都直接連接到算術邏輯單元（ALU），允許在一個時鐘周期內執行的一條指令中訪問兩個獨立的寄存器。由此產生的架構比傳統的cisc微控制器具有更高的代碼效率，同時實現的吞吐量是傳統cisc微控制器的十倍。

　　ATMega128提供以下功能：128K字節的系統內可編程閃存，具有讀寫功能，4K字節EEPROM，4K字節SRAM，53條通用I/O線，32個通用工作寄存器，實時計數器（RTC），4個靈活的定時器/計數器，具有比較模式和脈寬調制，2個USARTS，1個字節或IEnted兩線串行接口、一個8通道、10位ADC（帶可編程增益的可選差分輸入級）、帶內部振蕩器的可編程看門狗定時器、一個SPI串行端口、符合IEEE標準1149.1的JTAG測試接口，還用于訪問片上調試系統和編程，以及六個可選軟件。省電模式。空閑模式停止CPU，同時允許SRAM、定時器/計數器、SPI端口和中斷系統繼續工作。斷電模式保存寄存器內容，但凍結振蕩器，禁用所有其他芯片功能，直到下一個中斷或硬件復位。在省電模式下，異步計時器繼續運行，允許用戶在設備其余部分休眠時保持計時器基數。ADC降噪模式停止CPU和除異步定時器和ADC以外的所有I/O模塊，以在ADC轉換期間將開關噪聲降至最低。在待機模式下，晶體/諧振器振蕩器在設備其余部分休眠時運行。這使得啟動速度非常快，同時功耗也很低。在擴展待機模式下，主振蕩器和異步定時器繼續運行。

　　該設備是使用Atmel的高密度非易失性存儲器技術制造的。片上ISP閃存允許程序存儲器通過SPI串行接口、傳統的非易失性存儲器編程器或AVR核心上運行的片上引導程序在系統中重新編程。引導程序可以使用任何接口在應用程序閃存中下載應用程序。啟動閃存部分中的軟件將在應用程序閃存部分更新時繼續運行，提供真正的讀寫操作。通過將8位RISC CPU與單片芯片上的系統內自編程閃存相結合，AtmelAtmega128是一款功能強大的微控制器，它為許多嵌入式控制應用程序提供了高度靈活和經濟有效的解決方案。

　　ATMega128 AVR支持全套程序和系統開發工具，包括：C編譯器、宏匯編程序、程序調試器/模擬器、電路內模擬器和評估工具包。

　　ATMega128是一個高度復雜的微控制器，其中I/O位置的數量取代了AVR指令集中保留的64個I/O位置。為確保與ATMega103向后兼容，ATMega103中的所有I/O位置在ATMega128中具有相同的位置。大多數額外的I/O位置都添加在從$60到$FF的擴展I/O空間中（即，在ATMega103內部RAM空間中）。這些位置只能通過使用ld/lds/ldd和st/sts/std指令來訪問，而不能通過使用in和out指令來訪問。內部RAM空間的重新定位對于atmega103用戶來說仍然是一個問題。此外，如果代碼使用絕對地址，增加的中斷向量數量可能是一個問題。為了解決這些問題，可以通過對保險絲M103C進行編程來選擇ATMega103兼容模式。在這種模式下，擴展I/O空間中的任何功能都不在使用中，因此內部RAM位于ATMega103中。此外，擴展的中斷向量也被刪除。

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