電子百科
1:在相同的系統(tǒng)時(shí)鐘下AVR運(yùn)行速度最快;
2: 芯片內(nèi)部的Flsah、EEPROM、SRAM容量較大;
3:所有型號(hào)的Flash、EEPROM都可以反復(fù)燒寫、全部支持在線編程燒寫(ISP);
4:多種頻率的內(nèi)部RC振蕩器、上電自動(dòng)復(fù)位、看門狗、啟動(dòng)延時(shí)等功能,零外圍電路也可以工作;
5:每個(gè)IO口都可以以推換驅(qū)動(dòng)的方式輸出高、低電平,驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng);
6:內(nèi)部資源豐富,一般都集成AD、DA模數(shù)器;PWM;SPI、USART、TWI、I2C通信口;豐富的中斷源等。
目前支持AVR單片機(jī)編譯器的語言主要有匯編語言、C語言、BASIC語言等。其中C編譯器主要有CodeVisionAVR、AVRGCC、IAR、ICCAVR等,C語言編譯器由于它具有功能強(qiáng)大、 運(yùn)用靈活、代碼小、運(yùn)行速度快等先天性的優(yōu)點(diǎn),使得它在專業(yè)程序設(shè)計(jì)上具有不可代替的地位。
AVR單片機(jī)是1997年由ATMEL公司研發(fā)出的增強(qiáng)型內(nèi)置FLASH的RISC(Reduced Instruction Set CPU) 精簡(jiǎn)指令集高速8位單片機(jī)。AVR的單片機(jī)可以廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)外部設(shè)備、工業(yè)實(shí)時(shí)控制、儀器儀表、通訊設(shè)備、家用電器等各個(gè)領(lǐng)域。
AVR的主要特性
高可靠性、功能強(qiáng)、高速度、低功耗和低價(jià)位 , 一直是衡量單片機(jī)性能的重要指標(biāo),也是單片機(jī)占領(lǐng)市場(chǎng)、賴以生存的必要條件。
早期單片機(jī)主要由于工藝及設(shè)計(jì)水平不高、功耗高和抗干擾性能差等原因,所以采取穩(wěn)妥方案:即采用較高的分頻系數(shù)對(duì)時(shí)鐘分頻,使得指令周期長(zhǎng),執(zhí)行速度慢。以后的 CMOS單片機(jī)雖然采用提高時(shí)鐘頻率和縮小分頻系數(shù)等措施,但這種狀態(tài)并未被徹底改觀(51以及51兼容)。此間雖有某些精簡(jiǎn)指令集單片機(jī)(RISC)問世,但依然沿襲對(duì)時(shí)鐘分頻的作法。
AVR單片機(jī)的推出,徹底打破這種舊設(shè)計(jì)格局,廢除了機(jī)器周期,拋棄復(fù)雜指令計(jì)算機(jī)(CISC)追求指令完備的做法;采用精簡(jiǎn)指令集,以字作為指令長(zhǎng)度單位,將內(nèi)容豐富的操作數(shù)與操作碼安排在一字之中(指令集中占大多數(shù)的單周期指令都是如此),取指周期短,又可預(yù)取指令,實(shí)現(xiàn)流水作業(yè),故可高速執(zhí)行指令。當(dāng)然這種速度上的升躍,是以高可靠性為其后盾的。
AVR單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)采取8位機(jī)與16位機(jī)的折中策略,即采用局部寄存器存堆(32個(gè)寄存器文件)和單體高速輸入/輸出的方案(即輸入捕獲寄存器、輸出比較匹配寄存器及相應(yīng)控制邏輯)。提高了指令執(zhí)行速度(1Mips/MHz),克服了瓶頸現(xiàn)象,增強(qiáng)了功能;同時(shí)又減少了對(duì)外設(shè)管理的開銷,相對(duì)簡(jiǎn)化了硬件結(jié)構(gòu),降低了成本。故AVR單片機(jī)在軟/硬件開銷、速度、性能和成本諸多方面取得了優(yōu)化平衡,是高性價(jià)比的單片機(jī)。
AVR單片機(jī)內(nèi)嵌高質(zhì)量的Flash程序存儲(chǔ)器,擦寫方便,支持ISP和IAP,便于產(chǎn)品的調(diào)試、開發(fā)、生產(chǎn)、更新。內(nèi)嵌長(zhǎng)壽命的EEProm可長(zhǎng)期保存關(guān)鍵數(shù)據(jù),避免斷電丟失。片內(nèi)大容量的RAM不僅能滿足一般場(chǎng)合的使用,同時(shí)也更有效的支持使用高級(jí)語言開發(fā)系統(tǒng)程序,并可像MCS-51單片機(jī)那樣擴(kuò)展外部 RAM。
AVR單片機(jī)的I/O線全部帶可設(shè)置的上拉電阻、可單獨(dú)設(shè)定為輸入/輸出、可設(shè)定(初始)高阻輸入、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)(可省去功率驅(qū)動(dòng)器件)等特性,使的得I/O口資源靈活、功能強(qiáng)大、可充分利用。
AVR單片機(jī)片內(nèi)具備多種獨(dú)立的時(shí)鐘分頻器,分別供URAT、I2C、SPI使用。其中與8/16位定時(shí)器配合的具有多達(dá)10 位的預(yù)分頻器,可通過軟件設(shè)定分頻系數(shù)提供多種檔次的定時(shí)時(shí)間。AVR單片機(jī)獨(dú)有的“以定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(單)雙向計(jì)數(shù)形成三角波,再與輸出比較匹配寄存器配合,生成占空比可變、頻率可變、相位可變方波的設(shè)計(jì)方法(即脈寬調(diào)制輸出PWM)”更是令人耳目一新。
增強(qiáng)性的高速同/異步串口,具有硬件產(chǎn)生校驗(yàn)碼、硬件檢測(cè)和校驗(yàn)偵錯(cuò)、兩級(jí)接收緩沖、波特率自動(dòng)調(diào)整定位(接收時(shí))、屏蔽數(shù)據(jù)幀等功能,提高了通信的可靠性,方便程序編寫,更便于組成分布式網(wǎng)絡(luò)和實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信系統(tǒng)的復(fù)雜應(yīng)用,串口功能大大超過MCS-51/96單片機(jī)的串口,加之AVR單片機(jī)高速,中斷服務(wù)時(shí)間短,故可實(shí)現(xiàn)高波特率通訊。
面向字節(jié)的高速硬件串行接口TWI、SPI。TWI與I2C接口兼容,具備ACK信號(hào)硬件發(fā)送與識(shí)別、地址識(shí)別、總線仲裁等功能,能實(shí)現(xiàn)主/從機(jī)的收/發(fā)全部4種組合的多機(jī)通信。SPI支持主/從機(jī)等4種組合的多機(jī)通信。
AVR單片機(jī)有自動(dòng)上電復(fù)位電路、獨(dú)立的看門狗電路、低電壓檢測(cè)電路BOD,多個(gè)復(fù)位源(自動(dòng)上下電復(fù)位、外部復(fù)位、看門狗復(fù)位、BOD復(fù)位),可設(shè)置的啟動(dòng)后延時(shí)運(yùn)行程序,增強(qiáng)了嵌入式系統(tǒng)的可靠性。
AVR單片機(jī)具有多種省電休眠模式,且可寬電壓運(yùn)行(5-2.7V),抗干擾能力強(qiáng),可降低一般8位機(jī)中的軟件抗干擾設(shè)計(jì)工作量和硬件的使用量。 AVR單片機(jī)技術(shù)體現(xiàn)了單片機(jī)集多種器件(包括FLASH程序存儲(chǔ)器、看門狗、EEPROM、同/異步串行口、TWI、SPI、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等)和多種功能(增強(qiáng)可靠性的復(fù)位系統(tǒng)、降低功耗抗干擾的休眠模式、品種多門類全的中斷系統(tǒng)、具輸入捕獲和比較匹配輸出等多樣化功能的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、具替換功能的I/O端口…… )于一身,充分體現(xiàn)了單片機(jī)技術(shù)的從“片自為戰(zhàn)”向“片上系統(tǒng)SoC”過渡的發(fā)展方向。
綜上所述,AVR單片機(jī)博采眾長(zhǎng),又具獨(dú)特技術(shù),不愧為8位機(jī)中的佼佼者。
AVR系列單片機(jī)的選型
AVR單片機(jī)系列齊全,可適用于各種不同場(chǎng)合的要求。AVR單片機(jī)有3個(gè)檔次:
低檔Tiny系列AVR單片機(jī): 主要有Tiny11/12/13/15/26/28等;
中檔AT90S系列AVR 單片機(jī): 主要有AT90S1200/2313/8515/8535等; (正在淘汰或轉(zhuǎn)型到Mega中)
高檔ATmega系列AVR單片機(jī): 主要有ATmega8/16/32/64/128( 存儲(chǔ)容量為8/16/32/64/128 KB)以及ATmega8515/8535等。
隨著技術(shù)的發(fā)展,嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用對(duì)人們的生活產(chǎn)生了很大的影響,并將逐漸改變?nèi)藗兾磥淼纳罘绞剑谔囟ǖ牟僮飨到y(tǒng)上開發(fā)應(yīng)用程序,可以使開發(fā)人員忽略掉很多底層硬件細(xì)節(jié),使得應(yīng)用程序調(diào)試更方便、易于維護(hù)、開發(fā)周期縮短并且降低開發(fā)成本,因而嵌入式操作系統(tǒng)深得開發(fā)人員的青睞。
AVR微處理器是Atmel公司開發(fā)的8位嵌入式RISC處理器,它具有高性能、高保密性、低功耗、非易失性等優(yōu)點(diǎn),而且程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可獨(dú)立編址,并具有獨(dú)立訪問的哈佛結(jié)構(gòu)。AVR單片機(jī)內(nèi)核有豐富的指令集,通過32個(gè)通用寄存器直接與邏輯運(yùn)算單元相連接,允許在一個(gè)周期內(nèi)一條單一指令訪問兩個(gè)獨(dú)立的寄存器,這樣的結(jié)構(gòu)使代碼的執(zhí)行效率比傳統(tǒng)的復(fù)雜指令集微處理器快了將近10倍。
AVRX是由1barello編寫的源碼公開的嵌入式操作系統(tǒng),它專門針對(duì)AVR系列單片機(jī)的RTOS,具有免費(fèi)和可以修改的特點(diǎn),它的缺點(diǎn)是由于做為一種專用的操作系統(tǒng)很難移植到其他平臺(tái)上。
1 AVRX 系統(tǒng)的特點(diǎn)
AVRX做為AVR專用RTOS有如下的特點(diǎn):
◆ 完全支持占先式、優(yōu)先級(jí)驅(qū)動(dòng)的任務(wù)調(diào)度算法;
◆ 16個(gè)優(yōu)先級(jí),相同的優(yōu)先級(jí)的任務(wù)采用Round robin調(diào)度算法輪流執(zhí)行;
◆ 信號(hào)量可以用于信號(hào)傳遞、同步和互斥信號(hào)量,支持阻塞和非阻塞語法;
◆ 任務(wù)之間可以用消息隊(duì)列相互傳遞信息,接收和確認(rèn)消息可以用阻塞和非阻塞調(diào)用;
◆ 在中斷子程序中,大部分非阻塞的中斷服務(wù)程序可以使用;
◆ 支持單個(gè)定時(shí)器的時(shí)間隊(duì)列管理,任何進(jìn)程都可以設(shè)置一個(gè)定時(shí)器,并且任何一個(gè)任務(wù)都可以等待定時(shí)器時(shí)間到;
◆ 支持單步調(diào)式運(yùn)行著的進(jìn)程;
◆ 程序空間小,包含所有功能的版本占用1000字節(jié);
◆ 與定時(shí)器/計(jì)算器有關(guān)的一些事務(wù)可以用AVRX寫成任務(wù)級(jí)代碼。
1.1 任務(wù)
AVRX2.6為了支持C語言,保存了所有的32個(gè)寄存器,最小的上下文是32個(gè)寄存器、SREG和PC,總共35個(gè)字節(jié)。AvrXInitTask()函數(shù)給所有的寄存器初始化為0x00;只有進(jìn)程上下文保存在任務(wù)堆棧中,所有其他的使用(包括內(nèi)核和中斷)保存在內(nèi)核堆棧。這樣降低了第一個(gè)中斷的上下文切換和進(jìn)入內(nèi)核API的SRAM消耗。隨后的中斷(如果允許中斷嵌套)嵌入內(nèi)核堆棧,API不進(jìn)行上下文切換。
1.2 信號(hào)量
信號(hào)量是SRAM指針,它們有三中狀態(tài):PEND、WAITING和DONE。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程被一個(gè)信號(hào)量阻塞時(shí),它處于WAITING狀態(tài),多個(gè)任務(wù)可以排隊(duì)等候一個(gè)信號(hào)量。在后一種情況下,信號(hào)量可以看作互斥信號(hào)量。提供的API函數(shù)如下:AvrXSetSemaphore、AvrXIntSetSemaphore、AvrXWaitSemaphore、AvrXtestSemaphore、AvrXIntTestSemaphore和AvrXResetSemaphore。
1.3 定時(shí)器
定時(shí)器控制塊(TCB)長(zhǎng)度為4(或6)個(gè)字節(jié)。它們管理一個(gè)16位計(jì)數(shù)值。定時(shí)器隊(duì)列管理器管理一個(gè)分類的定時(shí)器隊(duì)列,每個(gè)都調(diào)整為所有計(jì)數(shù)器的和到其延時(shí)需要的值。提供的API函數(shù)如下:AvrXStartTimer、AvrXTimerHandler、AvrXCancelTimer、AvrXWaitTimer、AvrXTestTimer和AvrXDelay。
1.4 消息隊(duì)列
消息隊(duì)列用消息控制塊(MCB)做為隊(duì)列首地址。任何進(jìn)程、中斷處理函數(shù)和多個(gè)進(jìn)程都可以等待消息。MCB的長(zhǎng)度是2或4個(gè)字節(jié)。消息可以認(rèn)為是靈活性更大的信號(hào)量。提供的API函數(shù)如下:AvrXSendMessage、AvrXIntSendMessage、AvrXRecvMessage、AvrXWaitMessage、AvrXAckMessage、AvrXTestMessage和AvrXWaitMessageAck。
1.5 單步運(yùn)行支持
通過重新匯編內(nèi)核AVRX,可以允許和禁止單步運(yùn)行的支持。單步運(yùn)行可以通過編譯內(nèi)核庫(kù)時(shí)定義下面的變量:#define SIGNALSTEPSUPPORT。
在能夠單步運(yùn)行以前,進(jìn)程必須先暫停。有兩種方法實(shí)現(xiàn):一是僅僅初始化進(jìn)程但不使能;二是用目標(biāo)進(jìn)程的ID調(diào)用AvrXSuspend,一旦目標(biāo)進(jìn)程掛起,調(diào)試SPI就能使用了,提供的API函數(shù)有:AvrXStepNext和AvrXSingleStepNext。
1.6 系統(tǒng)對(duì)象
AVRX是圍繞系統(tǒng)對(duì)象的概念而構(gòu)建的,系統(tǒng)對(duì)象包括一個(gè)鏈接和其后面的0個(gè)或者若干個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)信號(hào)量。進(jìn)程對(duì)象可以根據(jù)運(yùn)行隊(duì)列和信號(hào)量排隊(duì)。計(jì)數(shù)器控制塊只能根據(jù)計(jì)數(shù)器隊(duì)列排隊(duì)。消息控制塊只能在消息隊(duì)列排隊(duì)。進(jìn)程根據(jù)嵌入對(duì)象的信號(hào)量等待這些對(duì)象。
進(jìn)程堆棧中可用的SRAM是限制系統(tǒng)規(guī)模的主要因素,每個(gè)進(jìn)程都需要至少10~35字節(jié)的空間來存儲(chǔ)進(jìn)程上下文。提供的API函數(shù)如下:AvrXSetObjectSamaphore、AvrXIntObjectSamaphore、AvrXResetObjectSamaphore、AvrXWaitObjectSamaphore、AvrXTestObjectSamaphore和AvrXIntTestObjectSamaphore。
1.7 系統(tǒng)堆棧
AVRX需要足夠大的堆棧來處理所有可能的中斷嵌套,每次進(jìn)入內(nèi)核將會(huì)把10~35字節(jié)壓進(jìn)堆棧(標(biāo)準(zhǔn)上下文和返回地址),中斷處理可能壓進(jìn)去更多。AVRX的API會(huì)臨時(shí)壓入2個(gè)以上的字節(jié)。GCC或者匯編代碼定義于SRAM的頂部,保證AVRX的堆棧在有效SRAM空間之內(nèi)是設(shè)計(jì)者的工作。
2 AVRX系統(tǒng)的應(yīng)用
2.1 AVRX在不同型號(hào)AVR單片機(jī)上的移植
下面以ATmega16為例,介紹移植工作。
(1)編譯器的選擇
由于AVRX的編者是在GNU推出的AVR-GCC編譯器下編寫的,所以選用AVR-GCC編譯器可以大大提高AVRX在不同AVR單片機(jī)上的移植特性。
?。?)重新編譯AVRX內(nèi)核
為了將應(yīng)用程序成功編譯,需要重新編譯AVRX內(nèi)核,重新編譯包括下述步驟。
?、僦匦滦薷腁VRX源碼的Makefile文件,需要修改的幾處如下:
ABSPATH=…/avrx /*更改AVRX原路徑到實(shí)際路徑下*/
修改 MCU=8535
AAVRMCU=1
GCCMCU=at90s$(MCU)
AVRXMCU=_AT90S$(MCU)_
為 ICCMCU=m16
AAVRMCU=3
GCCMCU=atmega16
AVRXMCU=_AT90Mega16_
?、谥匦滦薷腁VRX源碼的serialio.s文件,即根據(jù)不同的單片機(jī)修改串口部分的寄存器定義。需要增添如下代碼:
?。f defined(UBRRL)
?。efine UBRR UBRRL
?。ndif
?。f defined(UBRRH)
sts UBRRH,p1h
?。ndif
③重新編譯內(nèi)核。具體做法是復(fù)制一個(gè)“令名提示符”到AVRX目錄下,運(yùn)行“命令提示符”,鍵入“makegcc”命令后運(yùn)行就完成了AVRX內(nèi)核的重新編譯,會(huì)生成很多的.o文件和avrx.a文件。這些文件在以后的應(yīng)用程序中會(huì)使用。
至此就完成了AVRX在ATmega16單片機(jī)上的內(nèi)核移植,接著就可以編寫應(yīng)用程序了。
2.2 在AVRX上編寫應(yīng)用程序
這時(shí)候要用一個(gè)新的makefile文件,同時(shí)自己的程序可以不和AVRX的內(nèi)核在一個(gè)目錄,但是要指出依賴文件的明確路徑。makefile的框架可以采用Winavr的sample文件夾下的makefile文件框架,這里的難點(diǎn)其實(shí)還是makefile文件的語法問題。下面介紹應(yīng)用程序的makefile文件在實(shí)例中需要修改或增加的代碼:
MCU=atmega16 /*微處理器的名字*/
TARGET=test /*應(yīng)用程序文件名*/
GCCLIB=$(AVRX)/avrx/avrx.a
GCCINC=-L-I$(AVRX)/avrx-I$(AVR)/avr/inc /*加上相關(guān)的庫(kù)*/
SCANF[_]LIB[_]MIN=-W1,-u,vfscanf-1scanf[_]min
SCANF[_]LIB[_]FLOAT=-W1,-u,vfscanf-1scanf[_]flt
SCANF[_]LIB /*設(shè)置sacnf函數(shù)庫(kù)的類型,在不使用時(shí)可以注釋掉,這樣可以減小編譯后的文件大?。?
LDFLAGS+=$(PRINTF[_]LIB)$(SCANF[_]LIB)$(MATH[_]LIB) /*新增的連接器參數(shù)設(shè)定*/
3 系統(tǒng)測(cè)試
3.1 系統(tǒng)實(shí)時(shí)性測(cè)試
在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中,實(shí)時(shí)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性表現(xiàn)在系統(tǒng)對(duì)外部事件的響應(yīng)能力上,系統(tǒng)通過中斷來響應(yīng)外部事件的發(fā)生,并且在用戶中斷程序中做的事要盡量少,把大部分工作留給任務(wù)去做,只是通過信號(hào)量或者信息機(jī)制來通知任務(wù)運(yùn)行。Mega16的定時(shí)器2設(shè)為比較匹配輸出模式,在匹配時(shí)間到了之后產(chǎn)生一定周期脈沖輸出,并產(chǎn)生中斷。設(shè)置定時(shí)器1為計(jì)數(shù)模式來計(jì)數(shù)產(chǎn)生的脈沖輸出。通過定時(shí)器2的比較匹配中斷服務(wù)子程序來發(fā)信號(hào)量通知任務(wù)運(yùn)行,并在中斷子程序中不開中斷,而在任務(wù)得到信號(hào)后開中斷,以實(shí)現(xiàn)中斷處理與任務(wù)運(yùn)行的同步,任務(wù)中對(duì)一個(gè)全局變量計(jì)數(shù),以記錄任務(wù)執(zhí)行的次數(shù)。運(yùn)行一段時(shí)間后,在設(shè)置的匹配時(shí)間里,任務(wù)的運(yùn)行次數(shù)和定時(shí)器1的計(jì)數(shù)一樣,則系統(tǒng)在這段時(shí)間里是能完全響應(yīng)外部事件的,當(dāng)定時(shí)器2的比較匹配時(shí)間設(shè)為大于23μs時(shí),2個(gè)計(jì)數(shù)是相等的;當(dāng)小于23μs時(shí),定時(shí)器1計(jì)數(shù)值大于任務(wù)計(jì)數(shù)值,說明任務(wù)沒有完全得到響應(yīng)。這說明中斷的進(jìn)入和返回即系統(tǒng)對(duì)外部時(shí)間的響應(yīng)和處理時(shí)間為23μs,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他操作系統(tǒng)在AVR單片機(jī)上移植后的響應(yīng)時(shí)間。
3.2 使用例程測(cè)試
這里只對(duì)源文件中的幾個(gè)例程先進(jìn)行簡(jiǎn)單的編譯,然后去掉不必要的代碼,加入自己想測(cè)試的一些代碼,進(jìn)行了定時(shí)器控制模塊,信號(hào)量和消息隊(duì)列以其簡(jiǎn)單組合的測(cè)試,均在ATmega16上達(dá)到了預(yù)期的效果。
4 心得體會(huì)
?、貯VRX的源碼都是用匯編語言編寫的,相對(duì)來講代碼效率很高,但是由于沒有詳細(xì)的API介紹文檔,所以最好的入門方法就是先讀懂RTOS的源碼和例程,然后進(jìn)行修改,再加上自己的代碼逐漸熟練應(yīng)用。
?、贏VRX需要分配的堆棧為35個(gè)字節(jié)加上任務(wù)代碼需要的額外堆棧,具體的大小取決于每個(gè)進(jìn)程用的本地變量個(gè)數(shù)。比較好的確定分配給任務(wù)堆棧大小的方法是:分配很大的堆棧(如70字節(jié))運(yùn)行一段應(yīng)用程序后看堆棧到多深(因?yàn)镚CC啟動(dòng)時(shí)把所有內(nèi)存都清0了,這樣很容易看到)。不過,為了安全起見,用編譯器或仿真器在估計(jì)堆棧的頂端寫入幾個(gè)字節(jié)的0xFFFFF去驗(yàn)證到底達(dá)到了多少字節(jié),然后分配給比測(cè)試結(jié)果多兩個(gè)以上的字節(jié)給這個(gè)任務(wù)。
?、蹎?dòng)的最后一個(gè)指令必須跳轉(zhuǎn)到Epilog()。
5 結(jié)論
AVRX是一個(gè)不錯(cuò)的RTOS,最顯著的特點(diǎn)就是內(nèi)核小,速度快,編譯后大概只需500~700字節(jié),且基本的調(diào)度功能一個(gè)也不少。由于其代碼公開,結(jié)合不同型號(hào)AVR單片機(jī)的特性,可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行系統(tǒng)的裁減和擴(kuò)展,使之能達(dá)到更好的效果,本文為AVR嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用提供了借鑒。
目前,AVR已被廣泛用于:
· 空調(diào)控制板
· 打印機(jī)控制板
· 智能電表
· 智能手電筒
· LED控制屏
· 醫(yī)療設(shè)備
· GPS
AVR端口是真正的雙向端口,不像51偽雙向。這也是AVR的一項(xiàng)優(yōu)勢(shì),只是操作時(shí)大家注意DDRn就可以了。真正雙向端口在模擬時(shí)序方面不如偽雙向的方便。
DDRn PORTn PINn 解釋:n為端口號(hào):ABCDE
DDRn:控制端口是輸入還是輸出,0為輸入,1為輸出。個(gè)人記憶方法:一比零大所以往外擠,即1為輸出,0為輸入。
PORTn:從引腳輸出信號(hào),當(dāng)DDRn為1時(shí),可以通過PORTn=x等端口操作語句給引腳輸出賦值。
PINn:從引腳讀輸入信號(hào),無論DDRn為何值,都可以通過x=PINn獲得端口n的外部電平。
當(dāng)引腳配置為輸入時(shí),若PORTxn 為"1“,上拉電阻將使能。內(nèi)部上拉電阻的使用在鍵盤掃描的時(shí)候還要說到。
端口更詳細(xì)功能及介紹以及端口第二功能請(qǐng)參考數(shù)據(jù)手冊(cè)。
端口引腳配置
DDxn PORTxn PUD (in SFIOR) I/O 上拉電阻說明
0 0 X 輸入 No 高阻態(tài) (Hi-Z)
0 1 0 輸入 Yes被外部電路拉低時(shí)將輸出電流
0 1 1 輸入 No高阻態(tài)(Hi-Z)
1 0 X 輸出 No輸出低電平 ( 漏電流)
1 1 X 輸出 No輸出高電平 ( 源電流)
如果有引腳未被使用,建議給這些引腳賦予一個(gè)確定電平。最簡(jiǎn)單的保證未用引腳具有確定電平的方法是使能內(nèi)部上拉電阻。但要注意的是復(fù)位時(shí)上拉電阻將被禁用。如果復(fù)位時(shí)的功耗也有嚴(yán)格要求則建議使用外部上拉或下拉電阻。不推薦直接將未用引腳與VCC 或GND 連接,因?yàn)檫@樣可能會(huì)在引腳偶然作為輸出時(shí)出現(xiàn)沖擊電流。
下面我們來看例子:
void port[_]init(void)
{
PORTA = 0x03;
DDRA = 0x03;
PORTB = 0x00;
DDRB = 0x01;
PORTC = 0x00;
DDRC = 0x00;
PORTD = 0x00;
DDRD = 0x00;// 建議賦值為零
}
PORTA = 0x03;DDRA = 0x03;這兩句使PA口的PA1和PA0處于輸出狀態(tài),PA7—PA2處于輸入狀態(tài)。這里的0x03即二進(jìn)制的00000011,從左到右對(duì)應(yīng)于Pn7--Pn0八個(gè)IO口。
通過跑馬燈程序來深入理解IO口的操作:
CODE:
//ICC-AVR application builder : 2006-11-21 9:20:57
// Target : M32
// Crystal: 7.3728Mhz
#include
#include
void [_]delay(unsigned char n) //延時(shí)函數(shù)定義
{
unsigned char i,j;
for(;n!=0;n--) //n*10ms
{
for(j=100;j!=0;j--) //100us*100=10ms
{
for(i=147;i!=0;i--) //delay 100us
;
}
}
}
int main(void)
{
unsigned char i,j,k; //
PORTA=0xFF; //PA口設(shè)為輸出高電平,燈滅
DDRA=0xFF; //PA口設(shè)置為輸出
while(1)
{
i=1;
for (j=0;j
{
PORTA=~i; //反相輸出,低電平有效,對(duì)應(yīng)的燈亮
for (k=0;k
// 0b00000001 PA0
// 0b00000010 PA1
// 0b00000100 PA2
// 0b00001000 PA3
// 0b00010000 PA4
// 0b00100000 PA5
// 0b01000000 PA6
// 0b10000000 PA7
}
}
}[Copy to clipboard]
其他IO口操作指令:
void main(void)
{
PORTA=0xff;
DDRA=0xff; //輸出 模式 ,IO口上拉電阻有效,1為輸出,0為輸入。
PORTA=0xf0; //等
以下三條指令只對(duì)操作符號(hào)右邊的數(shù)字位是一的位操作。
PORTA&=~0x70; //清零 0x70為 01110000 ,即把*三位清零,其余數(shù)位不變。
PORTA|=0x77; //置一 0x77為 01110111 ,即把*210六位清零,其余數(shù)位不變。
PORTA^=0x70; //翻轉(zhuǎn) 0x70為 01110000,即*三位,如果是零變成1,是一變成0。
(P & 0x80)==0x80; //按位與 判斷p的第七位是否是一,是則成立
}
關(guān)于1
ADIF是一個(gè)寄存器變量,可以堪稱數(shù)字4, 跟手冊(cè)中的定義,包含芯片頭文件的定義是一樣的。
(1
ADCSR=(1
ADCSR|=(1
ADCSR&=~(1
while(ADCSR&(1
while(1)
{
while(ADCSR&(1
{
程序......
}
}
實(shí)踐出真知:只看這樣的說明是很枯燥的,從實(shí)踐中去學(xué)習(xí)會(huì)是更好的途徑,把這些代碼都寫到單片機(jī)里,一步一步調(diào)試運(yùn)行,看看各個(gè)端口以及寄存器的效果,也鍛練程序調(diào)試能力,和樂而不為呢?