AVR单片机笔记.docx

1、AVR单片机笔记AVR单片机笔记说明：主要使用的编译环境为IAR，使用AVR的 ATmega16 和128目录IO 2时钟： 2MCU 控制寄存器 MCUCR 2MCU 控制和状态寄存器MCUCSR 2看门狗定时器控制寄存器WDTCR 3外部中断控制寄存器A EICRA 4外部中断控制寄存器B EICRB 4外部中断屏蔽寄存器 EIMSK 4外部中断标志寄存器 EIFR 5中断矢量表 5在IAR环境中AVR中断程序的格式 6定时器 6定时器/计数器0和2： 6定时器/计数器1和3： 7使用IAR调试注意事项 7IIC（TWI） 8o8515.h头文件 10IOPort A-G：都含有内部上拉电

2、阻数据：PORTA-G；方向DDRA-G；PINA-G时钟：XTAL 分频控制寄存器 XDIV MCU 控制寄存器 MCUCRMCU 控制和状态寄存器MCUCSR Bit 4 JTRF: JTAG 复位标志通过JTAG 指令AVR_RESET 可以使JTAG 复位寄存器置位，并引发MCU 复位，并使JTRF 置位。上电复位将使其清零，也可以通过写”0” 来清除。 Bit 3 WDRF: 看门狗复位标志看门狗复位发生时置位。上电复位将使其清零，也可以通过写”0” 来清除。 Bit 2 BORF: 掉电检测复位标志掉电检测复位发生时置位。上电复位将使其清零，也可以通过写”0” 来清除。 Bit 1

3、 EXTRF: 外部复位标志外部复位发生时置位。上电复位将使其清零，也可以通过写”0” 来清除。 Bit 0 PORF: 上电复位标志上电复位发生时置位。只能通过写”0” 来清除。看门狗定时器控制寄存器WDTCR Bits 7.5 Res: 保留保留位，读操作返回值为零。 Bit 4 WDCE: 看门狗修改使能清零WDE 时必须先置位WDCE，否则不能禁止看门狗。一旦置位，硬件将在紧接的4 个时钟周期之后将其清零。请参考有关WDE 的说明来禁止看门狗。工作于安全级别1 和2时也必须置位WDCE 以修改预分频器的数据，如P 54 “ 改变看门狗定时器配置的时间序列” 所示。 Bit 3 WDE:

4、 看门狗使能WDE为1“时，看门狗使能，否则看门狗将被禁止。只有在WDCE为1“时WDE才能清零。以下为关闭看门狗的步骤：1. 在同一个指令内对WDCE 和WDE 写1“，即使WDE 已经为1“。2. 在紧接的4 个时钟周期之内对WDE 写0”。工作于安全级别2 时是永远无法禁止看门狗定时器的。参见 P 54 “ 改变看门狗定时器配置的时间序列” 。 Bits 2.0 WDP2, WDP1, WDP0: 看门狗定时器预分频器2, 1, 和0WDP2、WDP1 和WDP0 决定看门狗定时器的预分频器，如Table 22 所示。外部中断控制寄存器A EICRA外部中断控制寄存器B EICRB外部中

5、断屏蔽寄存器 EIMSK外部中断标志寄存器 EIFR中断矢量表在IAR环境中AVR中断程序的格式中断向量的使用IAR中定义中断函数的格式是 / #pragma vector=中断向量 _interrupt void 中断服务程序名(void) /中断处理程序 / 中断的初始化要另外加入代码，可在主程序内加入。如下是各个中断函数的定义。关中断函数_disable_interrupt(); / disable all interrupts开中断_enable_interrupt(); / re-enable interrupts例如：#pragma vector=INT0_vect _interr

6、upt void INT0_Server(void) 定时器ATmega128有4个定时器；ATmega16有3个定时器 ATmega128： 的T/C0和2都是8位的；T/C1和3都是16位的；T/C1、2、3共用一个预分频模块，但它们可以有不同的分频设置ATmega16： T/C0 、2是一个通用的单通道8 位定时器/ 计数器模块；T/C1是16位的定时器，可以实现精确的程序定时( 事件管理)、波形产生和信号测量；T/C1 与T/C0 共用一个预分频模块，但它们可以有不同的分频设置定时器/计数器0和2：T/C2和T/C0基本是一样的，以T/C0为例。T/C0 是一个通用的，单通道8 位定时

7、器/ 计数器模块。其主要特点如下： 单通道计数器 比较匹配发生时清除定时器( 自动加载) 无毛刺的相位修正PWM 频率发生器 10 位时钟预分频器 溢出和比较匹配中断源(TOV0 和OCF0) 允许外部32kHz 钟振作为时钟T/C(TCNT0)；计数序列由T/C 控制寄存器 (TCCR0)；输出比较寄存器(OCR0)为8位寄存器；中断请求信号位于定时器中断标志寄存器TIFR；定时器中断屏蔽寄存器TIMSK 双缓冲的输出比较寄存器OCR0 一直与T/C 的数值进行比较。比较的结果可用来产生PWM波，或在输出比较引脚OC0上产生变化频率的输出。比较匹配事件还将设置比较标志OCF0。此标志可以用来

8、产生输出比较中断请求。定时器/计数器1和3：16位的T/C 可以实现精确的程序定时(事件管理)、波形产生和信号测量。其主要特点如下 真正的16 位设计(即允许16 位的PWM) 3 个独立的输出比较单元 双缓冲的输出比较寄存器 一个输入比较单元 输入捕捉噪声抑制器 比较匹配发生时清除寄存器(自动重载) 无毛刺的相位修正PWM 可变的PWM 周期 频率发生器 外部事件计数器 10 个独立的中断源(TOV1、OCF1A、 OCF1B、 OCF1C、 ICF1、 TOV3、 OCF3A、 OCF3B、OCF3C 和ICF3)使用IAR调试注意事项使用IAR调试时必须注意在下图linker选项中的fo

9、rmat中勾选第一个，如图所示。IIC（TWI）此笔记中介绍的两款AVR的集成外设中都有IIC（TWI）集成模块TWI是公司自己开发的，其实和IIC类似，这里简要介绍一下，具体还要参考相关器件的手册所有在TWI 总线上传送的地址包均为 9 位，包括 7 位地址位、1 位READ/WRITE 控制位与1 位应答位。如果READ/WRITE 为1，则执行读操作；否则执行写操作。从机被寻址后，必须在第九个SCL (ACK) 周期通过拉低SDA 作出应答。若该从机忙或有其它原因无法响应主机，则应该在ACK 周期保持SDA 为高。然后主机可以发出STOP 状态或REPEATED START 状态重新开始

10、发送。地址包包括从机地址与分别称为SLA+R 或SLA+W 的READ 或WRITE 位。地址字节的MSB 首先被发送。从机地址由设计者自由分配，但需要保留地址0000 000作为广播地址。当发送广播呼叫时，所有的从机应在ACK 周期通过拉低SDA 作出应答。当主机需要发送相同的信息给多个从机时可以使用广播功能。当Write 位在广播呼叫之后发送，所有的从机通过在ACK 周期通过拉低SDA 作出响应。所有的从机接收到紧跟的数据包。注意在整体访问中发送Read 位没有意义，因为如果几个从机发送不同的数据会带来总线冲突。所有形如1111 xxx 格式的地址都需要保留，以便将来使用。TWI 协议允许

11、总线上由多个主机。特别要注意的是即使有多个主机同时开始发送数据，也要保证发送正常进行。多主机系统中有两个问题： 算法必须只能允许一个主机完成传送。当其余主机发现它们失去选择权后应停止传送。这个选择过程称为仲裁。当竞争中的主机发现其仲裁失败，应立即转换到从机模式检测是否被获得总线控制权的的主机寻址。事实上多主机同时传送时不应该让从机检测到，即不许破坏数据在总线上的传送。 不同的主机可能使用不同的SCL 频率。为保证传送的一致性，必须设计一种同步主机时钟的方案。这会简化仲裁过程。总线的线与功能用来解决上述问题。将所有的主机时钟进行与操作，会生成组合的时钟，其高电平时间等于所有主机中最短的一个；低电

12、平时间则等于所有主机中最长的一个。所有的主机都监听SCL，使其可以有效地计算本身高/ 低电平与组合SCL 信号高/ 低电平的时间差异。下图是多主机SCL 的同步示意图：输出数据之后所有的主机都持续监听SDA 来实现仲裁。如果从SDA 读回的数值与主机输出的数值不匹配，该主机即失去仲裁。要注意只有当一个主机输出高电平的SDA，而其它主机输出为低，该主机才会失去仲裁，并立即转为从机模式，检测是否被胜出的主机寻址。失去仲裁的主机必须将SDA 置高，但在当前的数据或地址包结束之前还可以产生时钟信号。仲裁将会持续到系统只有一个主机。这可能会占用许多比特。如果几个主机对相同的从机寻址，仲裁将会持续到数据包

13、。注意不允许在以下情况进行仲裁： 一个REPEATED START 状态与一个数据位。 一个STOP 状态与一个数据位。 一个REPEATED START 状态与一个STOP 状态。应用软件应考虑上述情况，保证不会出现这些非法仲裁状态。这意味着在多主机系统中，所有的数据传输必须由相同的SLA+R/W 与数据包组合组成。换句话说：所有的传送必须包含相同数目的数据包，否则仲裁结果无法定义。TWI模块介绍：SCL 与SDA为MCU的 TWI接口引脚。引脚的输出驱动器包含一个波形斜率限制器以满足TWI 规范。引脚的输入部分包括尖峰抑制单元以去除小于50 ns 的毛刺。当相应的端口设置为SCL 与SDA

14、 引脚时，可以使能I/O 口内部的上拉电阻，这样可省掉外部的上拉电阻。TWI工作于主机模式时，比特率发生器控制时钟信号SCL的周期。具体由TWI状态寄存器TWSR的预分频系数以及比特率寄存器TWBR设定。当TWI工作在从机模式时，不需要对比特率或预分频进行设定，但从机的CPU 时钟频率必须大于TWI 时钟线SCL 频率的16倍。注意，从机可能会延长SCL 低电平的时间，从而降低TWI 总线的平均时钟周期。SCL 的频率根据以下的公式产生： TWBR = TWI比特率寄存器的数值 TWPS = TWI 状态寄存器预分频的数值Note: TWI 工作在主机模式时，TWBR 值应该不小于10。否则主

15、机会在SDA 与 SCL 产生错误输作为提示信号。问题出现于TWI 工作在主机模式下，向从机发送Start + SLA + R/W 的时候( 不需要真的有从机与总线连接)。注意：TWCR中的bit7：TWINT 标志位：当TWI 完成当前工作，希望应用程序介入时TWINT 置位。若SREG 的I 标志以及TWCR寄存器的TWIE 标志也置位，则MCU 执行TWI中断例程。当TWINT置位时， SCL 信号的低电平被延长。TWINT 标志的清零必须通过软件写1”来完成。执行中断时硬件不会自动将其改写为0”。要注意的是，只要这一位被清零， TWI 立即开始工作。因此，在清零TWINT 之前一定要首

16、先完成对地址寄存器TWAR，状态寄存器TWSR，以及数据寄存器TWDR 的访问。使用TWI的总结（参考ATmega128使用手册） 当TWI 完成一次操作并等待反馈时，TWINT 标志置位。直到TWINT 清零，时钟线SCL 才会拉低。 TWINT标志置位时，用户必须用与下一个TWI总线周期相关的值更新TWI寄存器。例如， TWDR 寄存器必须载入下一个总线周期中要发送的值。 当所有的TWI 寄存器得到更新，而且其它挂起的应用程序也已经结束， TWCR 被写入数据。写 TWCR 时， TWINT 位应置位。对TWINT 写1”清除此标志。TWI将开始执行由TWCR 设定的操作。o8515.h头

17、文件#ifndef _io8515_h#define _io8515_h#warning This header file may not be current. Please use io8515v.h instead/* Converted from Atmel provided header file for * ImageCraft ICCAVR compiler */* Analog Comparator Control and Status Register */#define ACSR (*(volatile unsigned char *)0x28)/* UART Baud R

18、ate Register */#define UBRR (*(volatile unsigned char *)0x29)/* UART Control Register */#define UCR (*(volatile unsigned char *)0x2A)/* UART Status Register */#define USR (*(volatile unsigned char *)0x2B)/* UART I/O Data Register */#define UDR (*(volatile unsigned char *)0x2C)/* SPI Control Register

19、 */#define SPCR (*(volatile unsigned char *)0x2D)/* SPI Status Register */#define SPSR (*(volatile unsigned char *)0x2E)/* SPI I/O Data Register */#define SPDR (*(volatile unsigned char *)0x2F)/* Input Pins, Port D */#define PIND (*(volatile unsigned char *)0x30)/* Data Direction Register, Port D */

20、#define DDRD (*(volatile unsigned char *)0x31)/* Data Register, Port D */#define PORTD (*(volatile unsigned char *)0x32)/* Input Pins, Port C */#define PINC (*(volatile unsigned char *)0x33)/* Data Direction Register, Port C */#define DDRC (*(volatile unsigned char *)0x34)/* Data Register, Port C */

21、#define PORTC (*(volatile unsigned char *)0x35)/* Input Pins, Port B */#define PINB (*(volatile unsigned char *)0x36)/* Data Direction Register, Port B */#define DDRB (*(volatile unsigned char *)0x37)/* Data Register, Port B */#define PORTB (*(volatile unsigned char *)0x38)/* Input Pins, Port A */#d

22、efine PINA (*(volatile unsigned char *)0x39)/* Data Direction Register, Port A */#define DDRA (*(volatile unsigned char *)0x3A)/* Data Register, Port A */#define PORTA (*(volatile unsigned char *)0x3B)/* EEPROM Control Register */#define EECR (*(volatile unsigned char *)0x3C)/* EEPROM Data Register

23、*/#define EEDR (*(volatile unsigned char *)0x3D)/* EEPROM Address Register */#define EEAR (*(volatile unsigned int *)0x3E)#define EEARL (*(volatile unsigned char *)0x3E)#define EEARH (*(volatile unsigned char *)0x3F)/* Watchdog Timer Control Register */#define WDTCR (*(volatile unsigned char *)0x41)

24、/* T/C 1 Input Capture Register */#define ICR1 (*(volatile unsigned int *)0x44)#define ICR1L (*(volatile unsigned char *)0x44)#define ICR1H (*(volatile unsigned char *)0x45)/* Timer/Counter1 Output Compare Register B */#define OCR1B (*(volatile unsigned int *)0x48)#define OCR1BL (*(volatile unsigned

25、 char *)0x48)#define OCR1BH (*(volatile unsigned char *)0x49)/* Timer/Counter1 Output Compare Register A */#define OCR1A (*(volatile unsigned int *)0x4A)#define OCR1AL (*(volatile unsigned char *)0x4A)#define OCR1AH (*(volatile unsigned char *)0x4B)/* Timer/Counter 1 */#define TCNT1 (*(volatile unsi

26、gned int *)0x4C)#define TCNT1L (*(volatile unsigned char *)0x4C)#define TCNT1H (*(volatile unsigned char *)0x4D)/* Timer/Counter 1 Control and Status Register */#define TCCR1B (*(volatile unsigned char *)0x4E)/* Timer/Counter 1 Control Register */#define TCCR1A (*(volatile unsigned char *)0x4F)/* Ti

27、mer/Counter 0 */#define TCNT0 (*(volatile unsigned char *)0x52)/* Timer/Counter 0 Control Register */#define TCCR0 (*(volatile unsigned char *)0x53)/* MCU general Control Register */#define MCUCR (*(volatile unsigned char *)0x55)/* Timer/Counter Interrupt Flag register */#define TIFR (*(volatile uns

28、igned char *)0x58)/* Timer/Counter Interrupt MaSK register */#define TIMSK (*(volatile unsigned char *)0x59)/* General Interrupt Flag Register */#define GIFR (*(volatile unsigned char *)0x5A)/* General Interrupt MaSK register */#define GIMSK (*(volatile unsigned char *)0x5B)/* Stack Pointer */#defin

29、e SP (*(volatile unsigned int *)0x5D)#define SPL (*(volatile unsigned char *)0x5D)#define SPH (*(volatile unsigned char *)0x5E)/* Status REGister */#define SREG (*(volatile unsigned char *)0x5F)/* General Interrupt MaSK register */ #define INT1 7#define INT0 6/* General Interrupt Flag Register */#de

30、fine INTF1 7#define INTF0 6/* Timer/Counter Interrupt MaSK register */#define TOIE1 7#define OCIE1A 6#define OCIE1B 5#define TICIE1 3#define TOIE0 1/* Timer/Counter Interrupt Flag register */#define TOV1 7#define OCF1A 6#define OCF1B 5#define ICF1 3#define TOV0 1/* MCU general Control Register */ #define SRE 7#define SRW 6#define SE 5#define SM 4#define ISC11 3#define ISC10 2#define ISC01 1#define ISC00 0/* Timer/Counter 0 Control Register */#defin