AVR I/O口使用方法
AVR I/O口使用方法
AVR單片機寄存器 DDRx PORTx PINx 與對應(yīng)IO端口之間的關(guān)系(x代表某個端口，如A端口、B端口等)
下表以端口B的第2位PB2為例子加以說明，并且假設(shè)PB2為懸空狀態(tài)
DDRB.2
PORTB.2
讀取PINB.2的結(jié)果
引腳PB2的狀態(tài)
1
1
1
PB2推挽輸出
1
1
0
0
PB2推挽輸出
0
0
1
1
PB2弱上拉，可作輸入
0
0
×
PB2高阻抗，可作輸入
讀取PINB.2時，就是讀取PB2引腳的實際電平，
如果PB2直接接VCC，那么任何時候讀取PINB.2的結(jié)果都是1
如果PB2直接接GND，那么任何時候讀取PINB.2的結(jié)果都是0
下面是一個標(biāo)準C語言例子：
#include
unsigned char abc; //定義一個變量
void main(void) //主函數(shù)
{
DDRB = 0b11110000;
PORTB = 0b11001100;
while (1) //主循環(huán)
{
abc = PINB; //讀取B端口的實際電平
}
}
如果整個B端口都是懸空的話，
那么abc的結(jié)果就是：0b110011**
如果B端口第7位接GND 、第0位接VCC 、其它位懸空，
那么abc的結(jié)果就是：0b010011*1 (PB7工作在“短路”狀態(tài))
其中“*”表示不確定，理想狀態(tài)下可以看作0
端口聲明：include
#include "D:ICC_HCmmICC.H"
#define OUT_BUZ sbi(DDRB,3) //PB3
#define BUZ_ON cbi(PORTB,3)
#define BUZ_OFF sbi(PORTB,3)
/*--------------------------------------------------------------------
程序名稱：
程序功能：
注意事項：
提示說明：
輸 入：
返 回：
--------------------------------------------------------------------*/
void main(void)
{
OUT_BUZ; //設(shè)置相應(yīng)的IO口為輸出
while(1)
{
BUZ_ON; //我叫
delay50ms(20);
BUZ_OFF; //我不叫
delay50ms(20);
}
}
系統(tǒng)調(diào)試
將語句：delay50ms(20);改為語句：delay50ms(1);可以聽到叫的頻率更高，吵死人了!
以ATMEGA16為例，用輕松幽默的講解方式，講解AVR的每個功能部件，配合給出Protel電路圖及ICCAVR源代碼。
都是網(wǎng)上找的資料，整理了一下，大伙湊或者學(xué)吧!
第一課 AVR IO輸出之LED顯示程序
系統(tǒng)功能
使用AVR控制8位LED，做到想閃就閃，不想閃就不閃，左閃右閃，拚命閃，演示AVR單片機之“點燈術(shù)”。
硬件設(shè)計
關(guān)于AVR的I/O結(jié)構(gòu)及相關(guān)介紹詳見Datasheet，這里僅對作部分簡單介紹，下面是AVR的I/O引腳配置表：
AVR I/O 口引腳配置表
DDRXn PORTXn PUD I/O 方式 內(nèi)部上拉電阻 引腳狀態(tài)說明
0 0 X 輸入 無效 三態(tài)(高阻)
0 1 0 輸入 有效 外部引腳拉低時輸出電流 (uA)
0 1 1 輸入 無效 三態(tài)(高阻)
1 0 X 輸出 無效 推挽 0 輸出，吸收電流 (20mA)
1 1 X 輸出 無效 推挽 1 輸出，輸出電流 (20mA)
雖然AVR的I/O口單獨輸出“1”時，可輸出較大電流足已點亮一盞燈，但AVR總的I/O輸出畢竟是有限的，所以，有經(jīng)驗的點燈者考慮到除了點燈外可能還有其它費勁的活兒要干，會將AVR的I/O口設(shè)計為輸出“0”時點燈，輸出“1”時熄燈。這種接法亦叫“灌電流接法”。
AVR主控電路原理圖(點擊圖片放大，不需要放大鏡! )
LED控制電路原理圖(點擊圖片放大，不需要放大鏡! )
軟件設(shè)計
下面部分從TXT拷出，拷到網(wǎng)頁，代碼部分缺省了很多空格，比較凌亂，請諒解!
//目標(biāo)系統(tǒng): 基于AVR單片機
//應(yīng)用軟件: ICC AVR
/*01010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101
----------------------------------------------------------------------
實驗內(nèi)容：
點燈，讓燈左閃右閃，拼命閃。
----------------------------------------------------------------------
硬件連接：
將PD口的LED指示燈使能開關(guān)切換到"ON"狀態(tài)。
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注意事項：
(1)若有加載庫程序，請將光盤根目錄下的“庫程序”下的“ICC_H”文件夾拷到D盤
(2)請詳細閱讀：光盤根目錄下的“產(chǎn)品資料開發(fā)板實驗板SMK系列SMK1632說明資料”
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10101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010*/
#include
#include "D:ICC_HCmmICC.H"
#define LED_DDR DDRD
#define LED_PORT PORTD
/*--------------------------------------------------------------------
程序名稱：
程序功能：
注意事項：
提示說明：
輸 入：
返 回：
--------------------------------------------------------------------*/
void main(void)
{
uint8 i,j;
LED_DDR=0XFF;
while(1)
{
for(i=0;i<4;i++)
{
LED_PORT^=0xFF; //我閃!拚命閃!
delay50ms(10);
}
j=0x01;
for(i=0;i<8;i++)
{
j<<=1;
LED_PORT=j; //我左閃!
delay50ms(10);
}
j=0x80;
for(i=0;i<8;i++)
{
j>>=1;
LED_PORT=j; //我右閃!
delay50ms(10);
}
}
}
系統(tǒng)調(diào)試
本節(jié)的目的在于學(xué)習(xí)AVR的IO輸出功能，對于AVR來說，它和傳統(tǒng)的51單片機不同，需要設(shè)置IO引腳方向。
作如下調(diào)試：
(1)改變IO方向，即將“LED_DDR=0XFF;”改為“0X00”，觀察現(xiàn)象。
(2)將語句：delay50ms(10);改為語句：delay50ms(1);可以看到LED閃的更快，眼都花了!
東西在于靈活運用，下面是用LED做的手表，內(nèi)部是用AVR，ATmega48做的，請思考實現(xiàn)如何下面的功能。
AVR 單片機的IO口是標(biāo)準的雙向端口，首先要設(shè)置IO口的狀態(tài)，即：輸入還是輸出
DDRx寄存器就是AVR單片機的端口方向寄存器，通過設(shè)置DDRx可以設(shè)置x端口的狀態(tài)。
DDRx端口方向寄存器相應(yīng)位設(shè)置為1則對應(yīng)的x端口相應(yīng)位為輸出狀態(tài)，DDRx端口方向寄存器相應(yīng)位設(shè)置為0則對應(yīng)的x端口相應(yīng)位為輸入狀態(tài)。
例如：
DDRA = 0xFF; //設(shè)置端口A所有口為輸出狀態(tài)，因為0xFF對應(yīng)的二進制為11111111b
DDRA = 0x0F //設(shè)置端口A高4位為輸入狀態(tài)，低4位為輸出狀態(tài)，因為0x0F對應(yīng)的二進制為00001111b
PORTx寄存器是AVR單片機的輸出寄存器，端口輸出狀態(tài)設(shè)定好后通過設(shè)置PORTx可以使端口x的相應(yīng)位輸入高電平或低電平來控制外部設(shè)備。
例如：
PORTA = 0xFF; //端口A所有口線輸出高電平
PORTA = 0x0F; //端口A高4位輸出低電平，低4位輸出高電平
小貼士：
利用位邏輯運算符對特定的端口進行設(shè)定。
PORTA = 1<<3; //端口A第4位置為高電平，其它為低電平，應(yīng)為00000001左移3位后是00001000
PORTA = 1<<7; //同理，第8位置高電平
有時候我們期望端口某一位設(shè)置成高電平，但是其它位的高低電平要保持不變，如何做呢?C語言是很強大的，有辦法!如下：
PORTA |=1<<3; //實現(xiàn)端口A第4位置為高電平，其它位的高低電平不受影響
上面的語句是簡化的寫法，分解一下就是：
PORTA = PORTA | (1<<3); //數(shù)字1左移3位后與端口A進行按位或，結(jié)果就是端口A第4位置為高電平，其它位的高低電平不受影響
那么大家就會問了，如何實現(xiàn)設(shè)置某一位為低電平，其它位的高低電平不變呢?建議大家思考1分鐘再看下面的內(nèi)容。
PORTA &=~(1<<3); //解釋一下，首先將1左移3位變成00001000b，然后再按位取反變成11110111b，然后再與端口A做按位與運算，這樣就實現(xiàn)了設(shè)置端口A第4位為低電平，其它位的高低電平不變。
分解后的語句為：
PORTA = PORTA & (~(1<<3)); //結(jié)果是一樣的
將某端口相應(yīng)位的高低電平翻轉(zhuǎn)，即原來高電平變?yōu)榈碗娖，低電平變(yōu)楦唠娖，呵?好簡單呦!
PORTA = ~PORTA; //將PORTA按位取反后再賦值給PORTA
按位邏輯運算還有一個異或，這個也非常有意思，它能實現(xiàn)電平翻轉(zhuǎn)，有興趣大家看看書，算是給大家留個想頭吧!
再出個小題目!
大家都知道已知a，b兩個變量，再編程中要交換兩個變量常用的方法是定義一個中間變量c，然后：
c=a;
a=b;
b=c;
通過中間變量c完成a、b變量內(nèi)容的交換!
不過大家想一想使用C語言能不能不用中間變量來完成a、b變量的交換呢?答案肯定是能，因為C語言很強大!
不過還是希望大家先想一想再看答案，看完答案后再認真分析一下，體會編程的巧妙之處!
答案：
使用到了C語言的按位異或邏輯操作，由于沒有中間變量，同時邏輯運算的速度很快，整個交換過程比常規(guī)方法要快不少!
a ^= b;
b ^= a;
a ^= b;
過程就是a異或b，b異或a，然后a再異或b就完成了!
異或的邏輯表
1 ^ 1 0
0 ^ 1 1
1 ^ 0 1
0 ^ 0 0
adm 真厲害，這個你都知道，看來是編程的行家。
交換變量這樣的問題，如果你沒看過相關(guān)的資料，初學(xué)者很難自己想出來的。
int a,b;
a=3;
b=5;
a=a+b //a=8 b=5
b=a-b //a=8 b=3
a=a-b //a=5 a=3
這樣僅僅是算法技巧的問題，現(xiàn)在很難遇到內(nèi)存不夠 的情況了。
交換變量這樣的問題，如果你沒看過相關(guān)的資料，初學(xué)者很難自己想出來的。
int a,b;
a=3;
b=5;
a=a+b //a=8 b=5
b=a-b //a=8 b=3
a=a-b //a......
又學(xué)一招，確實也很巧妙!有異曲同工之處。
我這些是看資料從別人那學(xué)來的，不過邏輯運算要比算術(shù)運算快一倍以上，寫了個程序在AVR Studio 中軟件仿真了一下!
程序如下：
#include
void main (void)
{
int a=10,b=20;
unsigned char x=30,y=40;
a = a + b;
b = a - b;
a = a - b;
x ^= y;
y ^= x;
x ^= y;
while (1);
}
首先僅僅運算，算術(shù)運算用了8個時鐘單位，邏輯運算用了3個時鐘單位，因為算術(shù)運算牽扯到了負數(shù)。
那變量賦值呢，int 賦值用了4個時鐘單位，unsigned char賦值用了2個時鐘單位。
綜合一下，算術(shù)運算用時12個單位，邏輯運算用時5個單位，效率要高2.4倍! 項目編譯完后會生成一個.cof的調(diào)試文件(我是用ICC，CV應(yīng)該也有)，用AVR Studio打開這個.cof文件，選好處理器型號(M16)就會進入軟件仿真，按Alt+O快捷鍵設(shè)置處理器的頻率，這樣可以看運行的時間，否則只能看運行時鐘，時間就不準了。再下來就是按F11單步執(zhí)行，F(xiàn)10是一下執(zhí)行完一個過程，如：循環(huán)、函數(shù)等。時鐘和運行時間可以在任意時間用鼠標(biāo)右鍵清零，這樣數(shù)字比較直觀，不用再加減。
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編輯：admin 最后修改時間：2018-05-19
