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標題: AVR單片機一些學習筆記 [打印本頁]

作者: hushao 時間: 2016-1-4 01:35
標題: AVR單片機一些學習筆記
下面是自己在學習AVR單片機時的學習經驗，分享出來給大家，一起學習。

1、AVR單片機采用RISC架構，8051單片機采用CISC架構。前者速度為后者的2~4倍，為流水線操作指令。

2、 AVR單片機有32個通用寄存器(地址在RAM區從$0000開始到$001F)，其中有6個(最后6個)合并為3個16位的X,Y,Z寄存器，用來存放地址指針，Z寄存器還可以尋址程序存儲器。

3、哈佛結構，131條機器指令。

4、延遲開機功能。

5、內部自帶RC振蕩器，可提供1/2/4/8MHZ的工作時鐘。

6、 FLASH+EEPROM+SRAM+SPI+USART+TWI+PWM+RTC+10位ADC+模擬比較器+JTAG。

7、堆棧指針向下增長，51單片機向上增長。

8、程序存儲器按字來訪問,擦除和寫入以頁為單位。

9、復位時，所有的I/O口處于沒有上拉電阻的輸入狀態(高阻)。

10、沒有中斷優先級控制寄存器，由中斷向量表的地址決定優先級(地址越低，優先級越高)。

11、 PORTB |= (1<<2)D2置1，PORTB&= ~(1<<6)D6清零。

12、 FLASH分兩段：引導程序段(BootProgram Section)+應用程序段(Application Program Section)。BPS中可以使用SPM指令實現IAP功能。

13、中斷向量表位于FLASH程序存儲器的最前面。

14、 I/O空間為連續的64個I/O寄存器空間，在數據存儲器空間的映射地址為$0020~$005F。訪問I/O寄存器的兩種方式：IN,OUT指令+對SRAM訪問指令。

15、單獨的AVcc用于給PORTA的ADC做AREF。

16、 13位的程序計數器PC，正好滿足16KB的尋址。

17、 AVR對片內SRAM的訪問需要2個時鐘周期。

19、狀態寄存器SREG：

I：全局中斷使能位。置1，CPU可以響應中斷;清0，CPU禁止響應中斷。清0時，單獨的中斷觸發控制的值保持不變。并且中斷響應后，I由硬件清0(手動置1實現中斷嵌套)，由RETI置1再響應其他中斷。

T：位復制存儲。BLD,BST。可以將通用寄存器組中的任何一位復制到T中，反過來也可以。

H：半進位標志位。用于BCD的運算。

S：符號標志位。S=N⊕V。不管溢出與否(溢出后N的表示就不正確了!)，但S總是能正確的表示計算結果的符號。

V：2的補碼溢出標志位。溢出時，N取反才是真正的結果符號。

N：負數標志位。直接取自運算結果的最高位。

Z：零值標志位。運算結果為0，置1。

C：進/借位標志。

20、 MCUCSR可以查看復位原因。

21、掉電檢測(BOD)復位，2.7V閾值，具有遲滯效應(間隙特性??)

22、在FLASH的$0000H存放的是一條JMP或者RJMP指令，用來跳轉到正式代碼入口。$0002H~0028H(針對中斷向量為一個字的，如果中斷向量為兩個字$0002H~0050H)存放的是中斷向量表,20個中斷口<算上第一個復位中斷為21個>，主程序開始在$002AH。

23、硬件開發工具：軟件模擬仿真器，實時在板仿真器(ICE)，實時在片仿真器(JTAG)。

24、每組I/O口配置三個寄存器用來表征他們的狀態：方向控制寄存器DDRx(Data Direction Register)，數據寄存器PORTn，輸入引腳寄存器PINx。

25、 DDRx=1，I/O口處于推挽輸出工作方式，PORTn為1輸出20mA電流，為0吸納20mA電流。DDRx = 0，I/O口處于輸入工作方式，將PINx中的電平讀入到DB上(PORTn用來設置是否使用內部上拉電阻，1為使用，0為不使用)在SFIOR中有一位PUD，PUD=1全部I/O上拉電阻無效，PUD =0，上拉取決于PORTn的設置。

26、使用I/O口時，一定要先配置I/O口。首先配置DDRx，確定I/O口是輸入還是輸出。根據實際情況，輸入時需要配置是上拉還是下拉(上拉就是默認輸入是高電平，下拉就是默認輸入是低電平)。

27、 I/O口輸入方式時，應該讀取的是PINx的值。

28、輸出口操作：

PORTA |= (1 <

PORTA &= ~(1<< PORTAx) // 位置低

PORTA ^= (1 <

輸入口操作：

PINA & (1<< PORTAx) // 位讀取

29、有三個外部中斷(INT0,INT1,INT2)，其中INT2只支持邊緣觸發

30、滿足中斷條件，AVR硬件自動將相應的中斷標志位置1，并且由硬件自動清除(僅對于部分中斷有此功能，當然也可以手動軟件清除，清除的方法是寫1)，硬件也同時自動清除I標志位(缺省不能進行中斷嵌套，SEI將I置1，使能中斷嵌套功能)。

31、退出中斷后，AVR至少要再執行一條指令后才能去響應其他被掛起的中斷。

32、中斷響應至少需要4個CK才能開始運行中斷向量表中的跳轉指令(清I，清中斷標志位，壓棧PC，中斷向量送入PC)，至于要真正開始運行用戶的代碼，至少需要6~7個CK。中斷返回RETI也需要4個CK(彈出PC，置SREG中的I為1)。

33、在使能中斷允許位之前，最好先將對應中斷源的中斷標志位清除，為了防止在使能時，會立馬產生一次“多余”的中斷。

34、 INT0,INT1支持四種形式的中斷觸發：上升沿，下降沿，任意電平變化，低電平(不帶中斷標志位，低電平并不影響INTF0和INTF1的值(保持為0))。INT2只支持異步的上升沿和下降沿觸發(常用作喚醒MCU功能)。

35、中斷初始化步驟：配置中斷觸發類型(MCUCR,MCUCSR)，使能對應的中斷(GICR)，清除對應的中斷標志位(GIFR)，使能全局中斷(asm(“SEI”))。AVR STUDIO6中的中斷寫法：SIGNAL(xx){｝(x為中斷向量號)或者ISR(xx){｝。

36、 T/C0和T/C2可產生PWM，頻率發生器，外部事件計數器(僅T/C0)，10位時鐘預分頻器，溢出和比較匹配中斷源，允許用32.768kHz晶體作為獨立的計數時鐘源(僅T/C2)。

37、時鐘源和51單片機差不多：(CS[2:0]共八種選擇)，停止計數，上升沿或下降沿，10位預分頻器(1/1,1/8,1/64,1/256,1/1024)。

38、 TCNT0(8位)寄存器用來存放計數數值，如果在計數器運行期間寫入數值，那么在下一個定時時鐘周期中會阻塞比較匹配(丟失一次TCNT0和OCR0的匹配操作)。

39、 OCR0中的數據會一直和TCNT0中的數值進行比較，如果匹配，將產生一個比較匹配的中斷申請或者改變OC0的輸出邏輯電平。

40、 TIMSK中的OCIE0(OutputCompare Interrupt Enable)，TOIE(Timer Overflow Interrupt Enable)分別為比較匹配中斷允許標志位和溢出中斷允許位，當I被置位時，滿足條件即可觸發對應的中斷。

41、 TIFR中的OCF0(OutputCompare Flag)和TOV0(Timer Overflow)分別為比較匹配標志位和定時器溢出標志位。

42、 TCCR中的WGM[1:0]決定T/C0的四種工作方式：普通模式，比較匹配時定時器清0，兩種PWM模式。COM[1:0]比較匹配輸出方式的作用取決于T/C0的工作方式。普通模式(WGM[1:0]=0)：計數到0xFF會產生溢出中斷，TOV0置1。比較匹配清0計數器CTC模式(WGM[1:0]=2)：f=f(IO)/(2N(1+OCR0)),TCNT0和OCR0匹配，匹配后TCNT0清0重新計數，同時置OCF0為1，便于產生中斷。

在中斷中改變OCR0的值，在OC0中可以輸出可變的高低電平信號。快速PWM模式(WGM[1:0]=3)：f=f(IO)/(256N),TCNT0從0計數到0xFF，然后重新開始計數，如果匹配OCR0則根據COM[1:0]中的設置值分別置位或者清0OC0，以此來輸出PWM波形。相位可調PWM模式(WGM[1:0]=1)：雙向計數器，所以最高PWM頻率比快速PWM模式慢了一半。

43、 T2定時器的分頻系數與T0不同，注意區別。

44、 T1定時器在讀取數據時，先讀低八位，再讀高八位。在寫入數據時，先寫高八位，再寫低八位。就像對高位壓棧一樣。

45、由于T1可以修改計數器的上限值(TOP)，所以可以產生頻率可變的PWM波形，而T0/T2定時器無法做到這一點。

46、 T1的工作模式由WGM1[3:0]決定，由此可以看出T1有16種工作模式。普通模式(WGM1[3:0]=0)。CTC模式(GWM1[3:0]=4或12)。快速PWM模式(GWM1[3:0]=5,6,7,14,15)有兩路同時輸出，OC1A,OC1B。

47、 T1輸入捕捉功能：觸發信號由ICP1輸入或者又模擬比較器AC0輸入。觸發時，TCNT1的值被寫入到ICR1中置位ICF1。此外，ICNC(Input Capture NoiseCanceler)為噪聲抑制功能，實現原理就是延遲4個CK檢測電平變化，如果連續4個CK不變，則認為是真正的觸發。ICES(Input Capture Edge Select)為觸發邊緣的選擇,0為下降沿，1為上升沿。

48、模擬比較器(正極AIN0和負極AIN1)，SFIOR(Special Funciton IO Register)中的ACME(Analog Comparator Multiplexer Enable)模擬比較多路使能，置1并且ADC失能，比較器負極接到ADC的多路開關。置0，比較器負極接到AIN1。

ACSR(AnalogComparator Control and Status Register)模擬比較器控制和狀態寄存器。ACD(AnalogControl Disable)置1時，切斷模擬比較器的開關。在改變設置時，應先失能ACIE，禁止產生模擬器比較中斷。ACO(Analog Comparator Output)模擬比較器輸出。ACIS[1:0](AnalogComparator Interrupt Select)模擬比較器中斷模式選擇。

49、 AVCC為ADC模塊的獨立電源。參考電源可選擇片內2.56V,AVCC或者外部參考電源。

50、 ADMUX(ADC多路復用選擇寄存器)，ADLAR(ADC LeftAdjust Result)結果左對齊。ADCSRA(ADC控制和狀態寄存器A),ADEN，ADC使能位。ADSC(ADC Start Conversion)開始轉換位。ADATE(ADC Auto Trigger Enable)自動觸發開始轉換，信號源由SFIOR的ADTS位決定。ADPS[2:0]預分頻選擇位。

51、如果AVREF接到外部電源，那么就不能使用內部參考電源。

52、 ADC模塊在使能ADATE(自動觸發轉換)后，利用T0的溢出中斷來觸發開始轉換，一定要開啟T0的中斷允許位(TOIE0)，否則無法觸發轉換。

53、一次正常的ADC轉換過程需要13個采樣時鐘，假定ADC采樣時鐘頻率為200kHZ，那么最高的采樣頻。率為200kHZ/13=15.384kHZ，所以由香農定理，被測信號的最高頻率為7.7kHZ。

54、通用同步/異步串行接收/發送器(Universal Synchronous and Asynchronous Serial Recevier andTransimitter)支持四種工作模式：普通異步模式、雙倍速異步模式、主機同步模式和從機同步模式。UCSRC中的UMSEL(U Mode Select)位用于選擇同步或異步模式。UCSRA中的U2X用于控制是否使用倍速模式。

55、波特率計算公式：BAUD=fosc/(16(UBRR+1))。

56、 UCSRA中的UDRE(U Data Register Empty)置1時(數據寄存器為空)，UDR才能夠被寫入，一旦被寫入，硬件自動將其中的內容送到TXD上串行移出。RXD和TXD均可以產生相應的中斷，并在進入中斷后標志自動清0。

57、由于UBRRH (U Baud Rate Register)和UCSRC的物理地址相同，只是在最高位URSEL的不同，而寫操作和讀操作的對象不同。當URSEL為0時，對象為UBRRH;當URSEL為1時，對象為UCSRC。(讀UCSRC時，需要連續讀兩次才能得到結果，第一次讀的是UBRRH的值)。

58、 USART的初始化包括：設置波特率，使能接收和發送器，設置幀格式。

數據發送：while(!(UCSRA& (1 << UDRE))); UDR = data;UDRE在UDR被寫入值后被硬件自動清0，如果在UDR空中斷沒有對UDR賦值，那么UDRE沒有清0，退出中斷后會再次觸發中斷。但是TXC中斷可以硬件自動清0TXC標志

數據接收：while(!(UCSRA & (1 << RXC)));data = UDR;RXC在UDR數據被讀出后被硬件自動清0，所以在RXC中斷時必須讀取UDR，以清0RXC。或者手動清0RXC

TXD和RXD功能由TXEN和RXEN的設置來開啟和關閉

59、如果UCSRA中的FE，PE，DOR在RXC中斷中需要讀出進行錯誤檢測，那么一定要先讀UCSRA再讀UDR

60、串行外設接口(Serial Peripheral Interface,SPI.飛思卡爾公司提出)，兩線串行接口(Two-wireSerial Interface,TWI)。SPI一般有四根信號線：MOSI,MISO,SCLK,/SS.可以想象一下主機和從機從MOSI到MISO收尾相連形成環(本質就是串行移位唄~)，當數據全部交換完畢后，主機拉高/SS，停止SPI傳輸。這就是為什么SPI比TWI(I2C)快的原因：因為數據是全雙工，并且數據走不同的通道。

61、 SPI有四種工作模式，取決于同步時鐘的極性(Clock Polariy)和同步時鐘的相位(Clock Phase)2個參數。

62、 SPI的主機方式最高速率為(CK/2),從機方式最高速率為(CKI/4)

63、數據寄存器SPDR。在讀SPDR時，讀取的是緩沖寄存器內容;寫SPDR時，寫到移位寄存器中。一旦將數據寫入SPDR，硬件自動傳輸一次SPI通信，如果中斷允許，則進入SPI中斷。

64、 SPI速率一般為1MHZ,最高可達10MHZ

65、 TWI工作在被控模式時，CPU頻率fcpuclock必須大于TWI時鐘線SCL頻率的16倍。SCL的頻率： (在主機模式下，TWBR應大于10.另外特別需要注意的一點：指的不是4的TWPS次方，應該是按照分頻表格，將表格中的1，4，16，64替換整體)

66、 TWINT中斷標志位，當其被置位時，時鐘線SCL被拉低，并且執行中斷向量時，標志不會清0，只能靠手動軟件清0。

67、如果TWINT被置位，表示正在傳送數據，此時如果寫入TWDR，那么TWWC(寫沖突)會被置位。也就是說當TWINT被置位時，TWDR應該保持穩定，這和I2C的協議是一致的。

68、 TWAR(地址寄存器)的高7位用于存儲自己的地址，最后一位TWGCE(TWI General Call Recognition Enable)為地址匹配成功使能位。如果地址匹配成功，將會產生一次TWI中斷

69、在I2C的TWI寄存器設置中，不能使用|賦值，必須整體賦值

70、 CKOPT當系統頻率較高時或者要求抗干擾能力強，設置為1。如果系統頻率低，設置為0，這樣可以減少電流的損耗。

71、片內EEPROM，執行讀操作時，CPU停止運行4個時鐘周期。而在執行寫操作時，CPU停止運行2個時鐘周期。

作者: fangminghui81 時間: 2016-2-21 14:07
學習了，多謝樓主無私分享

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