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学习资料
#include
#include
voiddelay_1ms(void);//函数声明(无返回值),本实验中会用到这两个函数
voiddelay_nms(unsignedintn);(无符号的整型)
voidmain(void)//主函数
{
OSCCAL=0X9E;//系统时钟校准,不同的芯片和不同的频率
DDRB=0B00000011;//定义B口的PB0、PB1为输出口
PORTB=0B00000001;//PB0口输出高电平,PB1口输出低电平,绿灯亮
delay_nms(5000);//延时5秒
PORTB=0B00000010;//PB1口输出高电平,PB0口输出低电平,关闭绿灯,红灯亮
delay_nms(5000);//延时5秒
while
(1)//程序一直执行该循环
{
PORTB^=0B00000011;//翻转PB0和PB1口
delay_nms(1000);
}
}
voiddelay_1ms(void)//1ms延时函数
{
unsignedinti;
for(i=0;i<150;i++)//循环150次
{
}
}
voiddelay_nms(unsignedintn)//延时n毫秒
{
unsignedinti;
for(i=0;i delay_1ms(); } AVR的IO端口的使用注意事项: 如果有引脚末被使用,建议些引脚赋予一个确定电平。 最简单的保证未用引脚具有确定电平的方法是使能内部上拉电阻。 如果刚定义了引脚的输入状态,就要立即回读,可以在回读前,插入一句_nop()。 系统复位时,DDR全部为0,Port也全部为0,故上拉电阻在复位时会失效。 AVRIO具备多种IO模式: 1高阻态,多用于高阻模拟信号输入,例如ADC数模转换器输入,模拟比较器输入。 2弱上拉状态(Rup=20K~50K),输入用。 为低电平信号输入作了优化,省去外部上拉电阻,例如按键输入,低电平中断触发信号输入。 3推挽强输出状态,驱动能力特强(>20mA),可直接推动LED,而且高低驱动能力对称。 使用注意事项: 写用PORTx,读取用PINx。 实验时,尽量不要把管脚直接接到GND/VCC,当设定不当,IO口将会输出/灌入80mA(Vcc=5V)的大电流,导致器件损坏。 作输入时: 1通常要使能内部上拉电阻,悬空(高阻态)将会很容易受干扰。 (表面看好像是51的抗干扰能力强,是因为51永远有内部电阻上拉。 ) 2尽量不要让输入悬空或模拟输入电平接近VCC/2,将会消耗太多的电流,特别是低功耗应用场合------CMOS电路的特点。 3读取软件赋予的引脚电平时需要在赋值指令out和读取指令in之间有一个时钟周期的间隔,如nop指令。 4功能模块(中断,定时器)的输入可以是低电平触发,也可以是上升沿触发或下降沿触发。 5用于高阻模拟信号输入,切记不要使能内部上拉电阻,影响精确度。 例如ADC数模转换器输入,模拟比较器输入。 作输出时: 采用必要的限流措施,例如驱动LED要串入限流电阻。 复位时: 复位时内部上拉电阻将被禁用。 如果应用中(例如电机控制)需要严格的电平控制,请使用外接电阻固定电平。 休眠时: 作输出的,依然维持状态不变。 作输入的,一般无效,但如果使能了第二功能(中断使能),其输入功能有效。 例如外部中断的唤醒功能。 TCNT: 记数寄存器TCCR: 控制寄存器OCR: 输出比较寄存器TIMSK: 中断屏蔽寄存器 TIFR: 中断标志寄存器(TOV: 溢出中断标志OCF: 比较标志) OC: 比较输出引脚 T/C0比较: AT90S8515ATmega16 自己总结要点: T/C0: CTC模式与普通模式的不同之处: 前者的TOP=OCR0;后者的TOP=MAX=OxFF。 前者可以利用OCF0标志在TCCN0=TOP时产生中断。 在中断服务程序里更新TOP值。 后者的TOV0标志置位发生在TCCN0从MAX变为0x00的定时器时钟周期。 /* 本程序简单的示范了如何使用ATMEGA16的定时器 AVR定时器的要点介绍 T0工作于CTC模式,输出1KHz/2KHz50%占空比的方波 T1工作于快速PWM模式兼输入捕捉 T2工作于相位修正PWM模式,输出490Hz的8bitPWM波 出于简化程序考虑,各种数据没有对外输出,学习时建议使用JTAGICE硬件仿真器 对于定时器,AVRstudio的软件仿真是不准确的。 */ #include #include #include //时钟定为8MHz,F_CPU=8000000 //管脚定义 #defineICPKEY6//ICP1PD6按键模拟ICP输入 #definePWM03//OC0PB3 #definePWM1A5//OC1APD5 #definePWM1B4//OC1BPD4 #definePWM27//OC2PD7 //宏定义 #definePWM1A_ON()PORTD|=(1< #definePWM1A_OFF()PORTD&=~(1< //全局变量 volatileunsignedintICP_Time;//记录ICP输入捕捉事件的发生时刻 volatileunsignedcharT2PWM;//设置T2的PWM值 volatileunsignedcharT0OCR;//设置T0的时间值 //仿真时在watch窗口,监控这些变量。 voidtimer0_init(void)//CTC模式输出1KHz/2KHz方波 { OCR0=T0OCR;//设定TOP值,固定OCR0就得50%占空比的方波 //TOP=8000000/(2*64*1000)-1=61.5选611.008KHz(0.992ms) //TOP=8000000/(2*64*2000)-1=30.25选302.016KHz(0.496ms) TCCR0=(1< //64分频,CTC模式,OC0取反输出方波 } voidtimer1_init(void) { OCR1A=39062;//设定TOP值.时间5S(0.2Hz) //TOP=8000000/(1024*0.2)-1=39062.5 OCR1B=15624;//设定OC1B的PWM值约2秒钟40% TCCR1A=(1< TCCR1B=(0< //1024分频,WGM1=15快速PWM模式,TOP=OCR1A,ICP下降沿触发,OC1B正向PWM输出,OC1A为普通IO } SIGNAL(SIG_INPUT_CAPTURE1)//输入捕捉中断 { ICP_Time=ICR1;//读取ICP输入捕捉事件的发生时刻 } SIGNAL(SIG_OUTPUT_COMPARE1A)//T1输出比较A匹配中断 { //在WGM1=15快速PWM模式下,TOP=39062等同于5S左右的定时中断 T2PWM+=10; OCR2=T2PWM;//修改T2的PWM值 if(T0OCR==61) T0OCR=30;//改成1KHz else T0OCR=61;//改成2KHz OCR0=T0OCR;//修改T0的时间值 } voidtimer2_init(void)//相位修正PWM模式 { OCR2=T2PWM;//设定PWM值(最大值固定为255,8bit) TCCR2=(0< //32分频,相位修正PWM模式,PWM频率为490Hz,OC2正向PWM输出 //fPWM=fclk_IO/(2*N*TOP)=8000000/(2*32*255)=490Hz } intmain(void) { //上电默认DDRx=0x00,PORTx=0x00输入,无上拉电阻 PORTA=0xFF;//不用的管脚使能内部上拉电阻 PORTC=0xFF; PORTB=~(1< DDRB=(1< PORTD=~((1< DDRD=(1< T2PWM=0x80; T0OCR=30; ICP_Time=0x0000; timer0_init(); timer1_init(); timer2_init(); TIMSK=(1< sei();//使能全局中断 while (1) { if(ICP_Time>15624) PWM1A_ON();//如果数值大于15624(约2秒),OC1A输出高电平 else PWM1A_OFF();//否则输出低电平 } } /* 程序运行效果 引脚OC0(每5秒钟切换)交替输出1KHz和2KHz的50%占空比方波,接到无源蜂鸣器上,能听到不同频率的声音 引脚OC1B输出0.2Hz的40%占空比的PWM波,精度39061级(略大于15bit) 引脚OC2输出490Hz的PWM波,精度8bit,每5秒钟PWM值增大10级,对应的LED亮度将会随之变化 ICP由引脚ICP1上的按键触发,ICP_Time将会记录下时间发生的时刻(相对于T1定时器的本次计数开始时间), 如果数值大于15624(约2秒),OC1A输出高电平,否则输出低电平(刚好跟OC1B反相) 如果使用AVR-51实验板作本实验,注意输出电平和LED的关系。 还有蜂鸣器的声音较大,耳朵比较难受 */ /* 附录AVR定时器的要点介绍 (大部分摘自M16中文手册,未能一一测试) M16的T116位定时器一共有15种工作模式,其他2个8位定时器(T0/T2)相对简单,除了T2有异步工作模式用于RTC应用外 (可以利用溢出中断和比较匹配中断作定时功能) 分5种工作类型 1普通模式WGM1=0 跟51的普通模式差不多,有TOV1溢出中断,发生于TOP时 1采用内部计数时钟用于ICP捕捉输入场合---测量脉宽/红外解码 (捕捉输入功能可以工作在多种模式下,而不单单只是普通模式) 2采用外部计数脉冲输入用于计数,测频 其他的应用,采用其他模式更为方便,不需要像51般费神 2CTC模式[比较匹配时清零定时器模式]WGM1=4,12 跟51的自动重载模式差不多 1用于输出50%占空比的方波信号 2用于产生准确的连续定时信号 WGM1=4时,最大值由OCR1A设定,TOP时产生OCF1A比较匹配中断 WGM1=12时,最大值由ICF1设定,TOP时产生ICF1输入捕捉中断 注: WGM=15时,也能实现从OC1A输出方波,而且具备双缓冲功能 计算公式: fOCn=fclk_IO/(2*N*(1+TOP)) 变量N代表预分频因子(1、8、32,64、256,1024)。 3快速PWM模式WGM1=5,6,7,14,15 单斜波计数,用于输出高频率的PWM信号(比双斜波的高一倍频率) 都有TOV1溢出中断,发生于TOP时 比较匹配后可以产生OCF1x比较匹配中断. WGM1=5时,最大值为0x00FF,8位分辨率 WGM1=6时,最大值为0x01FF,9位分辨率 WGM1=7时,最大值为0x03FF,10位分辨率 WGM1=14时,最大值由ICF1设定,TOP时产生ICF1输入捕捉中断(单缓冲) WGM1=15时,最大值由OCR1A设定,TOP时产生OCF1A比较匹配中断(双缓冲,但OC1A将没有PWM能力,最多只能输出方波) 改变TOP值时必须保证新的TOP值不小于所有比较寄存器的数值 注意,即使OCR1A/B设为0x0000,也会输出一个定时器时钟周期的窄脉冲,而不是一直为低电平 计算公式: fPWM=fclk_IO/(N*(1+TOP)) 4相位修正PWM模式WGM1=1,2,3,10,11 双斜波计数,用于输出高精度的,相位准确的,对称的PWM信号 都有TOV1溢出中断,但发生在BOOTOM时 比较匹配后可以产生OCF1x比较匹配中断. WGM1=1时,最大值为0x00FF,8位分辨率 WGM1=2时,最大值为0x01FF,9位分辨率 WGM1=3时,最大值为0x03FF,10位分辨率 WGM1=10时,最大值由ICF1设定,TOP时产生ICF1输入捕捉中断(单缓冲) WGM1=11时,最大值由OCR1A设定,TOP时产生OCF1A比较匹配中断(双缓冲,但OC1A将没有PWM能力,最多只能输出方波) 改变TOP值时必须保证新的TOP值不小于所有比较寄存器的数值 可以输出0%~100%占空比的PWM信号 若要在T/C运行时改变TOP值,最好用相位与频率修正模式代替相位修正模式。 若TOP保持不变,那么这两种工作模式实际没有区别 计算公式: fPWM=fclk_IO/(2*N*TOP) 5相位与频率修正PWM模式WGM1=8,9 双斜波计数,用于输出高精度的、相位与频率都准确的PWM波形 都有TOV1溢出中断,但发生在BOOTOM时 比较匹配后可以产生OCF1x比较匹配中断. WGM1=8时,最大值由ICF1设定,TOP时产生ICF1输入捕捉中断(单缓冲) WGM1=9时,最大值由OCR1A设定,TOP时产生OCF1A比较匹配中断(双缓冲,但OC1A将没有PWM能力,最多只能输出方波) 相频修正修正PWM模式与相位修正PWM模式的主要区别在于OCR1x寄存器的更新时间 改变TOP值时必须保证新的TOP值不小于所有比较寄存器的数值 可以输出0%~100%占空比的PWM信号 使用固定TOP值时最好使用ICR1寄存器定义TOP。 这样OCR1A就可以用于在OC1A输出PWM波。 但是,如果PWM基频不断变化(通过改变TOP值),OCR1A的双缓冲特性使其更适合于这个应用。 计算公式: fPWM=fclk_IO/(2*N*TOP) T/C的时钟源 T/C的时钟源可以有多种选择,由CS12: 0控制,分别用于高速(低分频)/长时间(高分频)/外部计数场合 一个16位定时器,在8MHz系统时钟驱动下,可以实现uS级的高速定时和长达8秒的超长定时,这可是标准51的弱点 CS12CS11CS10说明 000无时钟源(T/C停止) 001clkIO/1(无预分频) 010clkIO/8(来自预分频器) 011clkIO/64(来自预分频器) 100clkIO/256(来自预分频器) 101clkIO/1024(来自预分频器) 110外部T1引脚,下降沿驱动 111外部T1引脚,上升沿驱动 分频器复位 在高预分频应用时,通过复位预分频器来同步T/C与程序运行,可以减少误差。 但是必须注意另一个T/C是否也在使用这一预分频器,因为预分频器复位将会影响所有与其连接的T/C。 外部时钟源 由于使用了引脚同步逻辑,建议外部时钟的最高频率不要大于fclk_IO/2.5。 外部时钟源不送入预分频器 选择使用外部时钟源后,即使T1引脚被定义为输出,其T1引脚上的逻辑信号电平变化仍然会驱动T/C1计数,这个特性允许用户通过软件来控制计数。 输入捕捉单元 T/C的输入捕捉单元可用来捕获外部事件,并为其赋予时间标记以说明此时间的发生时刻。 外部事件发生的触发信号由引脚ICP1输入,也可通过模拟比较器单元来实现。 时间标记可用来计算频率、占空比及信号的其它特征,以及为事件创建日志。 输入捕捉单元可以工作在多种工作模式下 (使用ICR1定义TOP的(WGM1=12,14,10,8)波形产生模式时,ICP1与输入捕捉功能脱开,从而输入捕捉功能被禁用。 ) 在任何输入捕捉工作模式下都不推荐在操作过程中改变TOP值 当引脚ICP1上的逻辑电平(事件)发生了变化,或模拟比较器输出ACO电平发生了变化,并且这个电平变化为边沿检测器所证实,输入捕捉即被激发: 16位的TCNT1数据被拷贝到输入捕捉寄存器ICR1,同时输入捕捉标志位ICF1置位。 如果此时ICIE1=1,输入捕捉标志将产生输入捕捉中断。 中断执行时ICF1自动清零,或者也可通过软件在其对应的I/O位置写入逻辑"1”清零。 注意,改变触发源有可能造成一次输入捕捉。 因此在改变触发源后必须对输入捕捉标志执行一次清零操作以避免出现错误的结果 除去使用ICR1定义TOP的波形产生模式外,T/C中的噪声抑制器与边沿检测器总是使能的。 (其实就是永远使能? ? ) 使能噪声抑制器后,在边沿检测器前会加入额外的逻辑电路并引入4个系统时钟周期的延迟. 噪声抑制器使用的是系统时钟,因而不受预分频器的影响 使用输入捕捉中断时,中断程序应尽可能早的读取ICR1寄存器 如果处理器在下一次事件出现之前没有读取ICR1的数据,ICR1就会被新值覆盖,从而无法得到正确的捕捉结果。 测量外部信号的占空比时要求每次捕捉后都要改变触发沿。 因此读取ICR1后必须尽快改变敏感的信号边沿。 改变边沿后,ICF1必须由软件清零(在对应的I/O位置写"1”)。 若仅需测量频率,且使用了中断发生,则不需对ICF1进行软件清零。 输出比较单元 16位比较器持续比较TCNT1与OCR1x的内容,一旦发现它们相等,比较器立即产生一个匹配信号。 然后OCF1x在下一个定时器时钟置位。 如果此时OCIE1x=1,OCF1x置位将引发输出比较中断。 (就是说输出比较可以工作在所有工作模式下,但PWM模式下更好用,功能更强) 输出比较单元A(OCR1A)的一个特质是定义T/C的TOP值(即计数器的分辨率)。 TOP值还用来定义通过波形发生器产生的波形的周期。 由于在任意模式下写TCNT1都将在下一个定时器时钟周期里阻止比较匹配,在使用输出比较时改变TCNT1就会有风险,不管T/C是否在运行 这个特性可以用来将OCR1x初始化为与TCNT1相同的数值而不触发中断。 强制输出比较(FOC) 工作于非PWM模式时,可以通过对强制输出比较位FOC1x写”1”的方式来产生比较匹配。 强制比较匹配不会置位OCF1x标志,也不会重载/清零定时器, 但是OC1x引脚将被更新,好象真的发生了比较匹配一样(COMx1: 0决定OC1x是置位、清零,还是交替变化)。 比较匹配输出单元 比较匹配模式控制位COM1x1: 0具有双重功能。 1波形发生器利用COM1x1: 0来确定下一次比较匹配发生时的输出比较OC1x状态; 2COM1x1: 0还控制OC1x引脚输出的来源。 只要COM1x1: 0不全为零,波形发生器的输出比较功能就会重载OC1x的通用I/O口功能。 但是OC1x引脚的方向仍旧受控于数据方向寄存器(DDR)。 从OC1x引脚输出有效信号之前必须通过数据方向寄存器的DDR_OC1x将此引脚设置为输出。 波形发生器利用COM1x1: 0的方法在普通模式、CTC模式和PWM模式下有所区别。 对于所有的模式,设置COM1x1: 0=0表明比较匹配发生时波形发生器不会操作OC1x寄存器 访问16位寄存器 写16位寄存器时,应先写入该寄存器的高位字节. usignedintk; k=0x1234; TCNT1H=(unsignedchar)(k>>8); TCNT1L=(unsignedchar)k; 而读16位寄存器时应先读取该寄存器的低位字节. usignedintk; k=TCNT1L; k+=(unsignedint)(TCNT1H<<8); 使用“C”语言时,编译器会自动处理16位操作. usignedintk; k=0x1234; TCNT=k; k=TCNT1; */
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