Transcript 第八章AVR串行接口及其应用

第八章AVR串行接口及其应用
1、UART串行通信
2、SPI总线接口
3、I2C总线接口
UART串口通信
1、串行通信概述
2、RS-232总线接口
3、硬件设计
4、程序设计
1、串行通信概述
单片机的数据通信有两种方式：并行通信和
串行通信。并行通信指数据字节的各位同时发送
或接收，而串行通信是指数据字节一位一位按顺
序发送或接收。
并行通信传输线多，适用于短距离、跨速度
的通信，计算机内部数据传输一般都是采用这种
方法标准打印口是属并行端口。
串行通信仅需单线传输信息，适用于长距离
传输数据，由于每次传送一位，适用传送速度比
较慢，串行口UART、鼠标口和USB口都是串行端
口。
串口通信又分异步和同步两种方式，其中
异步串行通信是最常用的方式。异步串行
通信是指通信双方以一个字符作为数据传
送单位且发送方传送字符的间隔时间不一
定，而在同一个字节中的两个相邻为的时
间间隔是固定的。同步串行通信是指允许
连续发送一序列字符，而每个字符的数据
位数都相同，且没有起始位和停止位，通
信过程中每个字节的时间间隔是相等的，
而且每个字节的为的时间间隔也是固定的。
2、RS-232总线接口
目前RS-232是应用最广泛的一种串行接口，
最初由电子工业协会（EIA）于1962年制订
并发布，命名为EIA-232-E。RS-232被定义
为一种在低速率窜货通信中增加通信距离
的单端标准，采取不平衡传输方式，即所
谓单端通信。完成RS-232通信必须通过接
口转换芯片，将TTL电平转换为上位机串口
匹配的电平。常用的接口转换芯片有
MAX232、MAX3232等。
下面以AMX232为例介绍。
MAXX232的主要性能如下：
1、5V单电源供电；
2、CMOS制造工艺；
3、两路接收器/发生器；
4、+-30V输入电平；
5、低的工作电流，典型值8mA；
6、符合TIA/EIA-232-E标准和ITUV2.8建议；
硬件设计
• 对于用户来说，使用
RS232进行串口通信时，
只需要关心器件的外
围接线即可，而不必
深入协议的电器细节。
程序设计及详情
• #include "uart.h"
unsigned char receive_data=0;
#pragma interrupt_handler RX_ISR:12
void RX_ISR(void)
{
unsigned char comm_tempRec;
}
comm_tempRec=UDR;
receive_data= comm_tempRec;
• void uartSetBaudRate(unsigned long
baudrate)
{
unsigned int baudratDiv;
baudratDiv = (F_CPU/(baudrate*16L)1);
UBRRH=(unsigned
char)(baudratDiv>>8);
UBRRL=(unsigned char)baudratDiv;
}
• void uartInit(void)
{
UCSRA=0X00;
//enable RxD/TxD and interrupts
//UCSRB|=(1<<RXCIE)|(0<<TXCIE)|(1<<RXEN)|(1<<T
XEN);
UCSRB=0XD8;
uartSetBaudRate(UART_DEFAULT_BAND_RATE);
}
//UCSRC = (1<<URSEL)|(1<<USBS)|(3<<UCSZ0);
UCSRC=0X86;
UCSRB|=0X80;
SEI();
• void uartSendByte(unsigned char txData)
{
}
while(!(UCSRA&(1<<UDRE)));
// send byte
UDR=txData;
unsigned char uartReceiveService(void)
{
unsigned char c;
c=UDR;
uartSendByte(c);
return UDR;
}
• unsigned char uart_receive( void )
{
unsigned char c;
while ( !(UCSRA & (1<<RXC)) )
{
//rst_wdog();
}
c=UDR;
//uartSendByte(c);
return c;
}
2、SPI总线接口
1、SPI总线接口概述
2、硬件设计
3、程序设计
1、SPI总线接口概述
SPI是美国摩托罗拉公司推出的一种
同步串行传输规范，常作为单片机外设芯
片串行扩展接口。SPI接口在CPU和外围低
速器件之间进行同步串行数据传输，在主
器件的移位脉冲下，数据按位传输，高位
在前，低为在后，为全双工通信。数据传
输速度总体来说比I2C总线要快，可达到几
兆位每秒。
SPI有下面4个引脚：
• SS：从器件选择线
• SDO：串行数据输出线
• SDI：串行数据输入线
• SCK：同步串行时钟线
• SPI接口有如下特点：
• 高速的全双工总线
• 3线同步数据传输
• 主/从机操作
• 7种可编程的比特率
• 传送中断结束，写碰撞标志检测，可以从
闲置模式唤醒
• 作为主机时具有双速模式
3、硬件设计
• 通过SPI总线外接
25VF016的电路，其中
ATmega16的SPI接口
中的MOSI、MISO、
SCK分别与25FV016的
引脚SI、SO、SCK相
连。
4、程序设计及详解
功能：甲通过SPI总线向乙发送数据
说明：先进行SPI总线接口的设置，再发送数据
#include<avr/io.h>
#define SS
PB0
#define SCK
PB1
#define MOSI PB2
#define MISO PB3
//SPI总线接口相关引脚初始化
Void SPI_init(void)
{
// MISO设置为输入，上拉电阻关闭，其它默认为
1
PORTB
|=_BV(SCK)|_BV(MOSI)|_BV(SS)|_BV(MISO);
//SCK、MOSI和CS端口对应脚设置为输出
DDRB|=_BV(SCK)|_BV(MSTR)|_BV(SS);
//SPI 中断禁止，SPI使能，master模式，MSB前，
SPI模式3，SCK频率Fclk/4
SPCR=_BV(SPE)|_BV(MSTR)|_BV(CPHA)|_BV(SPR
1)|_BV(SPR0);
}
//SPI总线接口输出一字节数据
Uint8_t spi_write(uint8_t data)
{
SPDR=data;
while(!(SPSR & _BV(SPIF)));
return SPDR;
}
void main(void)
{
SPI_init(); //初始化甲的SPI
spi_write(0xFF); //向乙发送数据0xFF
}
功能：乙通过SPI总线和中断接收来自甲的数据
说明：先进行SPI总线接口的设置，再通过中断接收数据
#include<avr/io.h>
#include<stdint.h>
#define SS
PB0
#define SCK
PB1
#define MOSI PB2
#define MISO PB3
//定义保存接收到的数据的变量
uint8_t data;
//SPI总线接口相关引脚初始化
void SPI_init(void)
{
// MISO设置为输入，上拉电阻关闭，其它默认为1
PORTB |=_BV(SCK)|_BV(MOSI)|_BV(SS)|_BV(MISO);
//SCK、MOSI和CS端口对应脚设置为输出
DDRB|=_BV(SCK)|_BV(MSTR)|_BV(SS);
//SPI 中断禁止，SPI使能，master模式，MSB前，SPI模式3，
SCK频率Fclk/4
SPCR=_BV(SPE)|_BV(MSTR)|_BV(CPHA)|_BV(SPR1)|_B
V(SPR0);
}
//开全局中断
sei();
}
//SPI总线读一字节数据
Void spi_read(void)
{
data=SPDR;
}
//SPI传输完成中断的中断服务程序
SIGNAL(SIG_SPI)
{
spi_read(void);
}
Void main(void)
{
SPI_init(); //初始化甲的SPI
While(1); //等待中断
}
I2C总线接口
1、I2C总线接口概述
2、与AT24C64接口
3.、硬件设计
4、程序设计
1、I2C总线接口概述
• I2C通信协议是菲利普公司发明的一种串行
通信协议。所有的器件都可以通过两线—
—时钟线SCL和信号线SDA相连，SDA和
SCL信号线都是双向线路，连接到总线的器
件的输出级必须是开漏或开集电极的结构
以实现“线与”功能。I2C 总线上的每一
个器件都具有一个独立的7位地址，因而最
多能支持128个器件。I2C总线的通信速率
有标准的100Kbps及快速的400Kbps.
•
I2C总线最主要的优点是其简单性
和有效性。它由简单的双向通信的两
线接口组成，为集成电路之间提供有
效的控制。一条线路用来传输时钟，
另外一条用来传输数据。通过一个带
有缓冲区的接口，数据可以被I2C发送
或接收。控制和状态信息则通过一套
内存映射寄存器来传送。
2、与AT24C64接口
AT24C64是ATMEL公司的两
线制串行E2PROM芯片。共有64KB
字节的存储容量。具有结构紧凑、
存储容量大等优点。芯片与单片机
之间使用I2C接口通信，接口电路
简单、操作方便，适合存储单片机
系统中一些重要的数据。
在对AT24C64进行读、写操作之
前，先设置开始状态。方法是：设置
SCL保持高电平，在SDA总线上设置一
个有高电平向低电平的跳变，即
START信号。在通信结束时，需设置
一个结束状态，即将SCL总线保持高电
平，并在SDA总线上设置一个低电平向
高电平的跳变。设置结束状态后，器
件脱离通信状态。
3.、硬件设计
• ATmega16与AT24C64的
硬件连接图。图中
AT24C64的地址A0~A2都
设置为0，这样AT24C64的
器件写地址为0xA0，器件
读地址为0xA1。AT24C64
的串行是在线SCL与PD0相
连，串行数据线SDA与
PD1相连。按照I2C协议的
接线要求，对SDA线接上
拉电阻，保证其数据传输
的可靠性。
4、程序设计
#include <iom16v.h>
#include <macros.h>
//设定读写地址
#define WADD24C04 0xa0
//写字节命令及器件地址(根据地址实际情况改变),
1010 A2 A1 A0 0
#define RADD24C04 0xa1
//读命令字节及器件地址(根据地址实际情况改变),
1010 A2 A1 A0 1
函数名称: void Uart0Init(void)
函数功能: 串口初始化
void Uart0Init(void)
{
UCSRB = 0x00;
UCSRA = 0x02;
UCSRC = BIT(URSEL) | 0x06;
设定8个bit
UBRR = 12;
波特率为600
UCSRB = 0x98;
}
//关串口
//倍速模式
//写UCSRC寄存器,
//设定串口
//开串口
函数名称: void UartRecvData(void)
函数功能: 接收数据
#pragma interrupt_handler
UartRecvData:12
void UartRecvData(void)
{
uchar temp1;
temp1 = UDR;
}
函数名称: void UartTransmitData(uchar *SendData,
uchar len)
函数功能: 发送字符串
void UartTransmitData(uchar *SendData, uint len)
{
uint i;
for( i = 0; i < len; i++)
{
while(!(UCSRA&0x20));
//判断数据寄存器是否为空
UDR = SendData[i];
}
}
函数名称: void InitDevices(void)
函数功能: 初始化各种信息
void InitDevices(void)
{
CLI();
//关全部中断
Uart0Init();
SEI();
//开全中断
}
void main(void)
{
/*第一次写程序*/
uchar temp[] = "123456789";
//上电初始化24C02中的数据,
I2C_Write_(WADD24C02,0,temp,8); //断电后屏蔽初始化程序,打开
下面的程序*/
uchar i,temp2[8];
uint j;
j = 2000;
InitDevices();
while(j --);
{
i = 167;
while(i--);
}
I2C_Read_(WADD24C04,0x00,RADD24C04,temp
2,8);
j = 2000;
while(j --);
{
i = 167;
while(i--);
}
while(1);
UartTransmitData(temp2, 8);
}