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AVR單片機串口程序的編寫 Atmega8單片機的串口具支持多種數據幀結構、有三個完全獨立的中斷（接收完成、發送完成、發送數據寄存器空）等特點，同時也支持多機通訊模式。本實驗就以Atmega8為例來介紹AVR單片機串口的編程。 單片機串口在使用前必須對其進行初始化。初始化內容如下： 1.串口接收器和發送器的使能設置：首先我們要根據需要，使能M8串口的接收器或者發射器，這樣I/O口（PD1:TXD,PD2:RXD）才能為USART工作。 2.串口中斷工作方式的設置：如果需要串口工作于中斷方式，則要根據需要設置USART的中斷設置，如果工作于查詢方式，那么中斷設置就沒有必要了。本實驗中串口設置為響應接收完成中斷，即接收器接收到一個完整的數據幀后，將觸發一次接收完成中斷。 3.波特率設置：也就是設置串口的數據傳輸速率，兩個串口之間要正常通訊就必須要保證波特率相同。本實驗設置的波特率為9600，系統使用內置8MHZ時鐘源，可以直接查表（《Atmega8原理及應用手冊》129頁）得到UBRR＝51。 4.數據幀結構設置：本實驗設置為8位數據位＋1位停止位。 因此，本實驗的串口初始化程序如下： void UART_init(void) { UCSRB = BIT(RXCIE)| BIT(RXEN) |BIT(TXEN); //允許串口發送和接收，并響應接收完成中斷 UBRR = 51; //設置串口波特率為9600 UCSRC = BIT(URSEL)|BIT(UCSZ1)|BIT(UCSZ0); //幀結構為8位數據＋1位stop位 } 如果你對AVR單片機串口的設置還不是太熟悉的話，也可以使用ICC編譯器中的應用向導直接生成串口的相關代碼。操作方法如下： 1.在ICC中新建一個文件； 2.點擊Tools菜單中的Application Builder子菜單，將彈出以下界面，然后根據需要選擇CPU為M8，晶振頻率為8MHZ。 3.點擊上面界面中的UART菜單，出現下面界面。然后按下圖選項選擇使能接收和發送、波特率9600、數據位8位、接收完成中斷。 4.點擊OK后，在剛才新建的文件中即生成了完整代碼，其中串口初始化的代碼如下： //UART0 initialize // desired baud rate: 9600 // actual: baud rate:9615 (0.2%) // char size: 8 bit // parity: Disabled void uart0_init(void) { UCSRB = 0x00; //disable while setting baud rate UCSRA = 0x00; UCSRC = BIT(URSEL) | 0x06; UBRRL = 0x33; //set baud rate lo UBRRH = 0x00; //set baud rate hi UCSRB = 0x98; } 大家看看使用ICC自動生成的代碼和我們自己編寫的代碼中UCSRC、UBRR、UCSRB是不是一樣的呢？ 通訊協議及命令(2004-10-29) 為了保證單片機和PC機的正常可靠的通訊，避免系統出現誤動作，我們需要制訂一個簡單的通訊協議，同時還要定義能夠讓PC和單片機理解的命令。這里我們簡單定義如下： 1.PC機發送的繼電器控制指令采用4個字符組成的字符串格式“s” S1S0 “p”，如“s00p”。 其中s和p字符用于數據的簡單校驗，也就是說當單片機收到的串口數據中如果第一位是“s”第四位是“p”，則單片機接收到的命令有效，否則指令無效。 S1是單片機地址識別，如果單片機接收到的S1字符等于自己的地址碼，則單片機執行命令，否則無效。通過這個字符我們就可以通過一個PC機串口和多個單片機進行通訊，這種通訊方式的設置我們會在后面闡述。S0對應繼電器編碼，指定相應繼電器的吸合或者釋放，如果S0＝“a”,則該板的所有繼電器全部吸合，如果是“b”則全部釋放。 2.單片機返回給PC機的指令也同樣采用4個字符串格式S2S1S0 “t”，如“000t”。 其中“t”為校驗碼。S2為單片機地址碼，S1、S0對應繼電器編碼。返回指令用于PC機判斷單片機是否執行了發出的指令。S1S0的二進制數據中，每一位對應一個繼電器的狀態，如果為1表示繼電器吸合，為0表示繼電器釋放。 3.通訊檢測。當后臺程序啟動后，PC機先發送“s00t”命令，如果PC機在6秒以內能夠收到單片機返回的繼電器狀態（該狀態是讀取控制繼電器的I/O口的電平獲得的），則PC機判斷通訊正常，可以正常使用，否則PC機提示串口通訊不正常。 此后，PC機還會每隔5秒鐘自動請求一次繼電器狀態，并且按鍵對繼電器進行操作以后，控制板也會主動向PC機發送狀態字。 4.軟件升級指令。當需要升級單片機軟件時，PC機發送該指令讓單片機進入BOOT load程序區，準備更新軟件版本。該指令格式為“su” S0 “p”，S0為單片機地址碼。 當單片機進入BOOT區后，向PC機發送S0 “upd”指令，S0為單片機地址碼，通知PC機軟件升級已經準備好。然后PC機關閉串口，提示您打開ISP下載軟件進行升級。 5.單片機復位指令。當單片機在線升級完成以后，PC機可以通過發送復位指令讓單片機復位重新進入應用程序區。 Atmega8的IAP應用我們將在后面進行闡述。 后臺PC程序及使用介紹 后臺程序使用VB6.0編寫，其中利用VB的MSComm控件完成PC和單片機的通訊。界面如下： 4.點擊OK后，在剛才新建的文件中即生成了完整代碼，其中串口初始化的代碼如下： //UART0 initialize // desired baud rate: 9600 // actual: baud rate:9615 (0.2%) // char size: 8 bit // parity: Disabled void uart0_init(void) { UCSRB = 0x00; //disable while setting baud rate UCSRA = 0x00; UCSRC = BIT(URSEL) | 0x06; UBRRL = 0x33; //set baud rate lo UBRRH = 0x00; //set baud rate hi UCSRB = 0x98; } 大家看看使用ICC自動生成的代碼和我們自己編寫的代碼中UCSRC、UBRR、UCSRB是不是一樣的呢？ 通訊協議及命令(2004-10-29) 為了保證單片機和PC機的正常可靠的通訊，避免系統出現誤動作，我們需要制訂一個簡單的通訊協議，同時還要定義能夠讓PC和單片機理解的命令。這里我們簡單定義如下： 1.PC機發送的繼電器控制指令采用4個字符組成的字符串格式“s” S1S0 “p”，如“s00p”。 其中s和p字符用于數據的簡單校驗，也就是說當單片機收到的串口數據中如果第一位是“s”第四位是“p”，則單片機接收到的命令有效，否則指令無效。 S1是單片機地址識別，如果單片機接收到的S1字符等于自己的地址碼，則單片機執行命令，否則無效。通過這個字符我們就可以通過一個PC機串口和多個單片機進行通訊，這種通訊方式的設置我們會在后面闡述。S0對應繼電器編碼，指定相應繼電器的吸合或者釋放，如果S0＝“a”,則該板的所有繼電器全部吸合，如果是“b”則全部釋放。 2.單片機返回給PC機的指令也同樣采用4個字符串格式S2S1S0 “t”，如“000t”。 其中“t”為校驗碼。S2為單片機地址碼，S1、S0對應繼電器編碼。返回指令用于PC機判斷單片機是否執行了發出的指令。S1S0的二進制數據中，每一位對應一個繼電器的狀態，如果為1表示繼電器吸合，為0表示繼電器釋放。 3.通訊檢測。當后臺程序啟動后，PC機先發送“s00t”命令，如果PC機在6秒以內能夠收到單片機返回的繼電器狀態（該狀態是讀取控制繼電器的I/O口的電平獲得的），則PC機判斷通訊正常，可以正常使用，否則PC機提示串口通訊不正常。 此后，PC機還會每隔5秒鐘自動請求一次繼電器狀態，并且按鍵對繼電器進行操作以后，控制板也會主動向PC機發送狀態字。 4.軟件升級指令。當需要升級單片機軟件時，PC機發送該指令讓單片機進入BOOT load程序區，準備更新軟件版本。該指令格式為“su” S0 “p”，S0為單片機地址碼。 當單片機進入BOOT區后，向PC機發送S0 “upd”指令，S0為單片機地址碼，通知PC機軟件升級已經準備好。然后PC機關閉串口，提示您打開ISP下載軟件進行升級。 5.單片機復位指令。當單片機在線升級完成以后，PC機可以通過發送復位指令讓單片機復位重新進入應用程序區。 Atmega8的IAP應用我們將在后面進行闡述。 后臺PC程序及使用介紹 后臺程序使用VB6.0編寫，其中利用VB的MSComm控件完成PC和單片機的通訊。界面如下： 界面中的每一個小按鈕控制實驗板上的每一個LED和繼電器。如果串口通訊正常的話，按一下，實驗板上對應的LED將點亮繼電器吸合，再按一下，LED又被關閉繼電器釋放。而全開按則控制實驗板上所有的LED和繼電器開或者關。 下面的PC指令框是顯示PC機發出的每一個控制指令，而返回結果框將顯示實驗板返回的執行結果。 最下面的軟件升級按鈕是執行實驗板的在線升級控制。如果需要對單片機進行軟件升級，我們這里就沒有必要再使用ISP下載程序了。點擊軟件升級，單片機獲得升級指令后將會返回升級準備好的命令，程序就會自動關閉串口，然后提示你使用SL的下載軟件下載程序。 當軟件升級完畢后，CPU是不會自動進入應用程序區的，這是你可以復位單片機或者點擊前臺復位按鍵讓CUP自動復位進入應用程序區。 實際應用 在本實驗的實際應用中，增加了繼電器控制電路和鍵盤電路。既可以通過PC機來控制也可以用過按鍵來控制電器的開關 |
