AVR I/O口使用方法

AVR I/O口使用方法

AVR单片机寄存器 DDRx PORTx PINx 与对应IO端口之间的关系（x代表某个端口，如A端口、B端口等）

下表以端口B的第2位PB2为例子加以说明，并且假设PB2为悬空状态

DDRB.2

PORTB.2

读取PINB.2的结果

引脚PB2的状态

1
1
1
PB2推挽输出

1

1
0
0
PB2推挽输出

 0

0
1
1
PB2弱上拉，可作输入

0
0
×
PB2高阻抗，可作输入

读取PINB.2时，就是读取PB2引脚的实际电平，

如果PB2直接接VCC，那么任何时候读取PINB.2的结果都是1

如果PB2直接接GND，那么任何时候读取PINB.2的结果都是0
下面是一个标准C语言例子：

#include    

unsigned char abc;       //定义一个变量

void main(void)          //主函数

{

DDRB = 0b11110000;

PORTB = 0b11001100;    

while (1)               //主循环

{   

    abc   = PINB;        //读取B端口的实际电平

}

}

如果整个B端口都是悬空的话，

那么abc的结果就是：0b110011**

如果B端口第7位接GND 、第0位接VCC 、其它位悬空，

那么abc的结果就是：0b010011*1 （PB7工作在“短路”状态）

其中“*”表示不确定，理想状态下可以看作0

端口声明：include
#include "D:\ICC_H\CmmICC.H"
#define OUT_BUZ sbi(DDRB,3) //PB3
#define BUZ_ON cbi(PORTB,3)
#define BUZ_OFF sbi(PORTB,3)
/*--------------------------------------------------------------------
程序名称：
程序功能：
注意事项：
提示说明：
输 入：
返 回：
--------------------------------------------------------------------*/
void main(void)
{
OUT_BUZ; //设置相应的IO口为输出
while(1)
{
BUZ_ON; //我叫
delay50ms(20);
BUZ_OFF; //我不叫
delay50ms(20);
}
}

系统调试
将语句：delay50ms(20);改为语句：delay50ms(1);可以听到叫的频率更高，吵死人了！

以ATMEGA16为例，用轻松幽默的讲解方式，讲解AVR的每个功能部件，配合给出Protel电路图及ICCAVR源代码。
都是网上找的资料，整理了一下，大伙凑或者学吧！

第一课 AVR IO输出之LED显示程序

系统功能
　　 使用AVR控制8位LED，做到想闪就闪，不想闪就不闪，左闪右闪，拚命闪，演示AVR单片机之“点灯术”。
硬件设计
　　 关于AVR的I/O结构及相关介绍详见Datasheet，这里仅对作部分简单介绍，下面是AVR的I/O引脚配置表：
AVR I/O 口引脚配置表
DDRXn PORTXn PUD I/O 方式 内部上拉电阻 引脚状态说明
0 0 X 输入 无效 三态（高阻）
0 1 0 输入 有效 外部引脚拉低时输出电流 (uA)
0 1 1 输入 无效 三态（高阻）
1 0 X 输出 无效 推挽 0 输出，吸收电流 (20mA)
1 1 X 输出 无效 推挽 1 输出，输出电流 (20mA)
虽然AVR的I/O口单独输出“1”时，可输出较大电流足已点亮一盏灯，但AVR总的I/O输出毕竟是有限的，所以，有经验的点灯者考虑到除了点灯外可能还有其它费劲的活儿要干，会将AVR的I/O口设计为输出“0”时点灯，输出“1”时熄灯。这种接法亦叫“灌电流接法”。

AVR主控电路原理图（点击图片放大，不需要放大镜！ ）

LED控制电路原理图（点击图片放大，不需要放大镜！ ）
软件设计

下面部分从TXT拷出，拷到网页，代码部分缺省了很多空格，比较凌乱，请谅解！

//目标系统: 基于AVR单片机
//应用软件: ICC AVR
/*01010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101
----------------------------------------------------------------------
实验内容：
点灯，让灯左闪右闪，拼命闪。
----------------------------------------------------------------------
硬件连接：
将PD口的LED指示灯使能开关切换到"ON"状态。
----------------------------------------------------------------------
注意事项：
（1）若有加载库程序，请将光盘根目录下的“库程序”下的“ICC_H”文件夹拷到D盘
（2）请详细阅读：光盘根目录下的“产品资料\开发板实验板\SMK系列\SMK1632\说明资料”
----------------------------------------------------------------------
10101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010*/

#include
#include "D:\ICC_H\CmmICC.H"
#define LED_DDR DDRD
#define LED_PORT PORTD
/*--------------------------------------------------------------------
程序名称：
程序功能：
注意事项：
提示说明：
输 入：
返 回：
--------------------------------------------------------------------*/
void main(void)
{
uint8 i,j;
LED_DDR=0XFF;
while(1)
{
for(i=0;i<4;i++)
{
LED_PORT^=0xFF; //我闪！拚命闪！
delay50ms(10);
}
j=0x01;
for(i=0;i<8;i++)
{
j<<=1;
LED_PORT=j; //我左闪！
delay50ms(10);
}
j=0x80;
for(i=0;i<8;i++)
{
j>>=1;
LED_PORT=j; //我右闪！
delay50ms(10);
}
}
}

系统调试
本节的目的在于学习AVR的IO输出功能，对于AVR来说，它和传统的51单片机不同，需要设置IO引脚方向。
作如下调试：
（1）改变IO方向，即将“LED_DDR=0XFF;”改为“0X00”，观察现象。
（2）将语句：delay50ms(10);改为语句：delay50ms(1);可以看到LED闪的更快，眼都花了！

东西在于灵活运用，下面是用LED做的手表，内部是用AVR，ATmega48做的，请思考实现如何下面的功能。

AVR 单片机的IO口是标准的双向端口，首先要设置IO口的状态，即：输入还是输出

DDRx寄存器就是AVR单片机的端口方向寄存器，通过设置DDRx可以设置x端口的状态。
DDRx端口方向寄存器相应位设置为1则对应的x端口相应位为输出状态，DDRx端口方向寄存器相应位设置为0则对应的x端口相应位为输入状态。
例如：
DDRA = 0xFF; //设置端口A所有口为输出状态，因为0xFF对应的二进制为11111111b

DDRA = 0x0F //设置端口A高4位为输入状态，低4位为输出状态，因为0x0F对应的二进制为00001111b

PORTx寄存器是AVR单片机的输出寄存器，端口输出状态设定好后通过设置PORTx可以使端口x的相应位输入高电平或低电平来控制外部设备。
例如：
PORTA = 0xFF; //端口A所有口线输出高电平

PORTA = 0x0F; //端口A高4位输出低电平，低4位输出高电平

小贴士：
利用位逻辑运算符对特定的端口进行设定。

PORTA = 1<<3; //端口A第4位置为高电平，其它为低电平，应为00000001左移3位后是00001000
PORTA = 1<<7; //同理，第8位置高电平

有时候我们期望端口某一位设置成高电平，但是其它位的高低电平要保持不变，如何做呢？C语言是很强大的，有办法！如下：

PORTA |=1<<3; //实现端口A第4位置为高电平，其它位的高低电平不受影响
上面的语句是简化的写法，分解一下就是：
PORTA = PORTA | (1<<3); //数字1左移3位后与端口A进行按位或，结果就是端口A第4位置为高电平，其它位的高低电平不受影响

那么大家就会问了，如何实现设置某一位为低电平，其它位的高低电平不变呢？建议大家思考1分钟再看下面的内容。
PORTA &=~(1<<3); //解释一下，首先将1左移3位变成00001000b，然后再按位取反变成11110111b，然后再与端口A做按位与运算，这样就实现了设置端口A第4位为低电平，其它位的高低电平不变。
分解后的语句为：
PORTA = PORTA & (~(1<<3)); //结果是一样的

将某端口相应位的高低电平翻转，即原来高电平变为低电平，低电平变为高电平，呵呵！好简单呦！

PORTA = ~PORTA; //将PORTA按位取反后再赋值给PORTA

按位逻辑运算还有一个异或，这个也非常有意思，它能实现电平翻转，有兴趣大家看看书，算是给大家留个想头吧！

再出个小题目！
大家都知道已知a，b两个变量，再编程中要交换两个变量常用的方法是定义一个中间变量c，然后：

c=a；
a=b；
b=c；

通过中间变量c完成a、b变量内容的交换！
不过大家想一想使用C语言能不能不用中间变量来完成a、b变量的交换呢？答案肯定是能，因为C语言很强大！
不过还是希望大家先想一想再看答案，看完答案后再认真分析一下，体会编程的巧妙之处！
答案：
使用到了C语言的按位异或逻辑操作，由于没有中间变量，同时逻辑运算的速度很快，整个交换过程比常规方法要快不少！

a ^= b;
b ^= a;
a ^= b;

过程就是a异或b，b异或a，然后a再异或b就完成了！

异或的逻辑表
1 ^ 1 0
0 ^ 1 1
1 ^ 0 1
0 ^ 0 0

adm 真厉害，这个你都知道，看来是编程的行家。

交换变量这样的问题，如果你没看过相关的资料，初学者很难自己想出来的。

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

这样仅仅是算法技巧的问题，现在很难遇到内存不够 的情况了。

交换变量这样的问题，如果你没看过相关的资料，初学者很难自己想出来的。

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......

又学一招，确实也很巧妙！有异曲同工之处。
我这些是看资料从别人那学来的，不过逻辑运算要比算术运算快一倍以上，写了个程序在AVR Studio 中软件仿真了一下！
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);
}
首先仅仅运算，算术运算用了8个时钟单位，逻辑运算用了3个时钟单位，因为算术运算牵扯到了负数。
那变量赋值呢，int 赋值用了4个时钟单位，unsigned char赋值用了2个时钟单位。
综合一下，算术运算用时12个单位，逻辑运算用时5个单位，效率要高2.4倍！ 项目编译完后会生成一个.cof的调试文件（我是用ICC，CV应该也有），用AVR Studio打开这个.cof文件，选好处理器型号（M16）就会进入软件仿真，按Alt+O快捷键设置处理器的频率，这样可以看运行的时间，否则只能看运行时钟，时间就不准了。再下来就是按F11单步执行，F10是一下执行完一个过程，如：循环、函数等。时钟和运行时间可以在任意时间用鼠标右键清零，这样数字比较直观，不用再加减。