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ATmega8515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，ATmega8515 的数据吞吐率高达 1 MIPS/MHz，从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。
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。
ATmega8515 有如下特点 ：8K 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，512字节SRAM，一个外部存储器接口，35个通用I/O口线， 32个通用工作寄存器，两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，具有片内振荡器的可编程看门狗定时器，一个 SPI 串行端口，以及三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 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；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。
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， ATmega8515 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。
ATmega8515 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。
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。
ATmega8515除有AT90S4414/8515的所有特性外，还有一些新的特性。ATmega8515 基本上对 AT90S4414/8515 向下兼容。但两者间还会存在不兼容的问题。可通过对 AT90S4414/8515 的 S8515C 熔丝位编程，选择兼容模式来解决该问题，ATmega8515 引脚与 AT90S4414/8515 引脚 100% 兼容，也可在电路印刷板上替换 AT90S4414/8515，但二者的熔丝位位置及电气特性间存在差异。
对 S8515C 熔丝位编程会改变下列功能：
• 改变看门狗溢出周期的时序禁用，详见 P49“ 改变看门狗定时器配置的时间序列 ” 。
• USART 接收寄存器的双缓冲器被禁用，详见 P127“AVR USART 和 AVR UART – 兼容性 ” 。
• PORTE（2:1） 将设为输出，而 PORTE0 会设为输入。
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