【正文】 過程T o u tV p o tV r s tV c cR E S E TT I M E O U T內(nèi)部復(fù)位圖 33 RESET 引腳由外部控制時(shí)，MPU 的啟動(dòng)過程：、外部復(fù)位。引腳 RESET 上的低電平持續(xù)時(shí)間大于最小脈沖寬度時(shí)MCU 復(fù)○ 2 遼寧科技大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院 2020位。、看門狗復(fù)位。看門狗使能并且看門狗定時(shí)器溢出時(shí)復(fù)位發(fā)生。○ 掉電檢測(cè)復(fù)位。掉電檢測(cè)復(fù)位功能使能，且電源電壓低于掉電檢測(cè)復(fù)位門限○ 4VBOT 時(shí)MCU 即復(fù)位。 ATmega8 同步/異步串行接口 USART⑴、概述USART 收發(fā)模塊分為三大部分：時(shí)鐘發(fā)生器、數(shù)據(jù)發(fā)送器和接收器，控制寄存器為所有的模塊共享，時(shí)鐘發(fā)生器由同步邏輯電路（同步從模式下由外部時(shí)鐘輸入驅(qū)動(dòng)）和波特率發(fā)生器組成。發(fā)送時(shí)鐘引腳 XCK 僅用于同步發(fā)送模式下，發(fā)送器部分由一個(gè)單獨(dú)的寫入緩沖器（發(fā)送 UDR） 、一個(gè)串行移位寄存器、校驗(yàn)位發(fā)生器和用于處理不同幀結(jié)構(gòu)的控制邏輯電路構(gòu)成。使用寫入緩沖器，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)發(fā)送多幀數(shù)據(jù)無延時(shí)的通信。接收器是 USART 模塊中最復(fù)雜的部分、最主要的是時(shí)鐘和數(shù)據(jù)接收單元。數(shù)據(jù)接收單元用作異步數(shù)據(jù)的接收。除了接收單元、接收器還包括校驗(yàn)位校驗(yàn)器、控制邏輯、移位寄存器和兩級(jí)接收緩沖器（接收 UDR） 。接收器支持與發(fā)送器相同的幀結(jié)構(gòu)，同時(shí)支持幀錯(cuò)誤、數(shù)據(jù)溢出和校驗(yàn)錯(cuò)誤的檢測(cè)。⑵、串行時(shí)鐘發(fā)生時(shí)鐘發(fā)生邏輯為發(fā)送器和接收器提供基本的時(shí)鐘，USART 支持 4 種時(shí)鐘工作模式，普通異步模式、兩倍速異步模式、主機(jī)同步模式和從機(jī)同步模式、USART 控制和狀態(tài)寄存器 C（UCSRC）中的 UMSEL 位用于選擇同步或異步模式。雙倍速模式（只有異步模式有效）由 UCSRA 寄存器中的 U2X 位控制，當(dāng)使用同步模式時(shí)，XCK 引腳的數(shù)據(jù)方向寄存器(DDR_xck) 控制了時(shí)鐘源是來自內(nèi)部的（主機(jī)模式）還是由外部驅(qū)動(dòng)（從機(jī)模式） 。XCK 引腳只在使用同步模式下有效。內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生被用于異步模式和同步主機(jī)模式，USART 的波特率寄存器 UBRR 和預(yù)分頻向下計(jì)數(shù)器（DOWNCOUNTER）相連接，一起構(gòu)成可編程的預(yù)分頻器或波特率發(fā)生器，向下計(jì)數(shù)器對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘計(jì)數(shù)，當(dāng)其計(jì)數(shù)到零或 UBRRL 寄存器被寫時(shí)，會(huì)自動(dòng)裝入 UBRR 寄存器的數(shù)值，當(dāng)計(jì)數(shù)到零時(shí)產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘，該時(shí)鐘作為波特率發(fā)生器輸出時(shí)鐘，輸出時(shí)鐘的頻率為 fosc/(UBRR+1)。發(fā)送器對(duì)波特率發(fā)生器的輸出時(shí)鐘進(jìn)行 8 或 16 的分頻，具體情況取決于工作模式。波特率發(fā)生器的輸出被直接用作接收器和數(shù)據(jù)接收單元的時(shí)鐘。然而，接收單元使用了一個(gè) 8 或 16 個(gè)狀態(tài)的狀態(tài)機(jī)，具體狀態(tài)由 UMSEL、U2X 和 DDR_xck 位設(shè)定的工作模式?jīng)Q定。下表給出了計(jì)算波特 遼寧科技大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院 2121率和計(jì)算每一種使用內(nèi)部時(shí)鐘源工作的模式的 UBRR 值的公式。表 34 波特率和 UBRR 值計(jì)算使用模式 波特率的計(jì)算 UBRR 值的計(jì)算異步正常模式 U2X=0 BAUD=fosc/16(UBRR+1) BARR=fosc/(16*BAUD)異步倍速模式 U2X=1 BAUD=fosc/8(UBRR+1) BARR=fosc/(8*BAUD)同步主機(jī)模式 BAUD=fosc/2(UBRR+1) BARR=fosc/(2*BAUD)⑶、數(shù)據(jù)幀格式一個(gè)串行數(shù)據(jù)幀是由一個(gè)數(shù)據(jù)位字加上同步位（開始和結(jié)束位）以及作為檢錯(cuò)的檢驗(yàn)位三部分構(gòu)成，ATMEGA8 的 USART 可以使用以下幾種有效組合的數(shù)據(jù)幀格格式：、1 個(gè)起始位○ 8 或 9 位數(shù)據(jù)位○ 一個(gè)無、奇校驗(yàn)或偶校驗(yàn)○ 1 或 2 個(gè)停止位○ 4一個(gè)數(shù)據(jù)幀是以起始位開始，緊接著是數(shù)據(jù)字的最低位，數(shù)據(jù)字最多可以是 9 個(gè)數(shù)據(jù)位，數(shù)據(jù)位以數(shù)據(jù)的最高位結(jié)束，如果使能了校驗(yàn)位，校驗(yàn)位將接著數(shù)據(jù)位，最后是結(jié)束位，當(dāng)一個(gè)完整的數(shù)據(jù)幀傳輸后，可以直接跟著傳送下一個(gè)新的數(shù)據(jù)幀，或者使通信線路處于空閑狀態(tài)。數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)由 UCSRB 和 UCSRC 寄存器中的 、 和 USBS 位設(shè)置和定義，接收和發(fā)送使用同樣的定義設(shè)置，注意：任何這些設(shè)置的改變都會(huì)打斷正在進(jìn)行的數(shù)據(jù)傳送和接收通信。USART 幀的字長(zhǎng)位（UCSZ2:0 ）確定了數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)位數(shù)， USART 的校驗(yàn)?zāi)Ｊ轿唬?）用于使能和決定校驗(yàn)的類型。選擇一位或兩位結(jié)束位由 USART 的USBS 位設(shè)置。但接收器是忽略第二個(gè)停止位的。因此幀錯(cuò)誤（FE）只會(huì)在第一個(gè)結(jié)束位為“0”時(shí)被檢測(cè)到。校驗(yàn)位的計(jì)算是對(duì)數(shù)據(jù)位的各個(gè)位進(jìn)行異或運(yùn)算，其結(jié)果再同“0”或“1” 進(jìn)行異或運(yùn)算。如在數(shù)據(jù)格式中定義使用校驗(yàn)位，則校驗(yàn)位值將出現(xiàn)在最后一個(gè)數(shù)據(jù)位和第一個(gè)停止位之間。⑷、數(shù)據(jù)發(fā)送USART 的數(shù)據(jù)發(fā)送是由 UCSRB 寄存器中的發(fā)送允許位 TXEN 設(shè)置，當(dāng)被 TXEN 遼寧科技大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院 2222使能時(shí)，TXD 引腳的通用 I/O 性能將被 USART 代替，作為發(fā)送器的品德輸出引腳。如果使用同步發(fā)送模式，內(nèi)部產(chǎn)生的發(fā)送器時(shí)鐘信號(hào)施加到 XCK 引腳上，作為串行數(shù)據(jù)發(fā)送的時(shí)鐘。5 至 8 位數(shù)據(jù)：發(fā)送是通過把將要傳送的數(shù)據(jù)放到發(fā)送緩沖器中來初始化的，CPU 通過寫入到UDR 發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器來加載發(fā)送緩沖。當(dāng)移位寄存器為發(fā)送下一幀準(zhǔn)備就緒時(shí)，緩沖的數(shù)據(jù)將被移到移位寄存器中，如果移位寄存器外于空閑狀態(tài)或剛結(jié)束前一幀的最后一個(gè)停止位的傳送，它將裝載新的數(shù)據(jù)，一旦移位寄存器中的裝載了新的數(shù)據(jù)，就會(huì)按照設(shè)定的數(shù)據(jù)幀模式和速率完成一幀數(shù)據(jù)的發(fā)送。⑸、傳送標(biāo)志位和中斷：USART 的發(fā)送器有兩個(gè)標(biāo)志，USART 數(shù)據(jù)寄存器空 UDRE 標(biāo)志和傳送完成 TXC標(biāo)志，兩個(gè)標(biāo)志位都能發(fā)生中斷。數(shù)據(jù)寄存器空 UDRE 標(biāo)志位表示發(fā)送緩沖器是否就緒，可以接受一個(gè)新的數(shù)據(jù)。該位發(fā)送緩沖器空時(shí)被置“1” ，當(dāng)發(fā)送緩沖區(qū)內(nèi)含有正在發(fā)送的數(shù)據(jù)時(shí)，該位為 “0”.為了和其他的器件兼容，建議在寫 UCSRA 寄存器時(shí)，該位寫為“0” 。當(dāng) UCSRB 寄存器中的數(shù)據(jù)寄存器空中斷允許位 UDRIE 為“1” 時(shí)，只要 UDRE 被置位，就將主生 USART 數(shù)據(jù)寄存器空中斷申請(qǐng)。UDRE 位在發(fā)送寄存器 UDR 的寫入后被自動(dòng)清零。當(dāng)采用中斷方式的數(shù)據(jù)傳送時(shí)，在數(shù)據(jù)寄存器空中斷服務(wù)程序中必須寫一個(gè)新的數(shù)據(jù)到 UDR 中，以清零 UDRE，或者屏蔽掉數(shù)據(jù)寄存器空中斷標(biāo)志，否則，一旦該中斷程序結(jié)束后，一個(gè)新的中斷將再次產(chǎn)生。⑹、USART 的初始化USART 接口在通信前，必須首先進(jìn)行初始化，初始化過程通常包括波特率的設(shè)定，幀結(jié)構(gòu)的設(shè)定和根據(jù)需要的接收器或發(fā)送器的使能，對(duì)于中斷驅(qū)動(dòng)的 USART 操作，在初始化時(shí)，全局中斷標(biāo)志位應(yīng)該先被零（全局中斷被屏蔽）然后再進(jìn)行 USART 的初始化（如改變波特率或幀結(jié)構(gòu)） 。重新改變 USART 的設(shè)置應(yīng)該在沒有有數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r下進(jìn)行，TXC 標(biāo)志位可以用來檢驗(yàn)一個(gè)數(shù)據(jù)幀的發(fā)送是否已經(jīng)完成，RXC 標(biāo)志位可以用來檢驗(yàn)是不在接收緩沖器中還有數(shù)據(jù)未讀出，在每次發(fā)發(fā)送前（在寫發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器 UDR 前） ，TXC 標(biāo)志位必須清零。初始化過程：、波特率設(shè)定：UBRR 寄存器中的數(shù)值確定波特率的大小，取值為 0255。○ 1 遼寧科技大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院 2323例如：異步正常模式(U2X=0)，UBRR=fosc/(16*BAUD)。、幀結(jié)構(gòu)設(shè)定：由 UCSRB 和 UCSRC 寄存器中的 UCSZx、 和 USBS 位○ 2設(shè)置。UCSZ0 、UCSZ1 、 UCSZ2 確定了數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)位數(shù)，UPM0、UPM1 用于使能和決定校驗(yàn)的類型，USBS 位設(shè)置停止位位數(shù)。、接收器或發(fā)送器的使能：USART 的數(shù)據(jù)發(fā)送是由 UCSRB 寄存器中的發(fā)送允○ 3許位 TXEN 設(shè)置，當(dāng)被 TXEN 使能時(shí)，TXD 引腳的通用 I/O 性能將被 USART 代替，作為發(fā)送器的輸出引腳。如果使用同步發(fā)送模式，內(nèi)部產(chǎn)生的發(fā)送器時(shí)鐘信號(hào)施加到XCK 引腳上，作為串行數(shù)據(jù)發(fā)送的時(shí)鐘。UCSRB 寄存器：RXCIE TXCIE UDRIE RXEN TXEN UCSZ2 RXB8 TXB8RXCIE：接收結(jié)束中斷使能置位后使能 RXC 中斷。當(dāng) RXCIE 為 1，全局中斷標(biāo)志位 SREG 置位，UCSRA 寄存器的 RXC 亦為 1 時(shí)可以產(chǎn)生 USART 接收結(jié)束中斷。TXCIE：發(fā)送結(jié)束中斷使能置位后使能 TXC 中斷。當(dāng) TXCIE 為 1，全局中斷標(biāo)志位 SREG 置位，UCSRA 寄存器的 TXC 亦為 1 時(shí)可以產(chǎn)生 USART 發(fā)送結(jié)束中斷。UDRIE：USART 數(shù)據(jù)寄存器空中斷使能置位后使能 UDRE 中斷。當(dāng) UDRIE 為 1，全局中斷標(biāo)志位 SREG 置位，UCSRA寄存器的 UDRE 亦為 1 時(shí)可以產(chǎn)生 USART 數(shù)據(jù)寄存器空中斷。RXEN：接收使能置位后將啟動(dòng) USART 接收器。RxD 引腳的通用端口功能被 USART 功能所取代。禁止接收器將刷新接收緩沖器，并使 FE、DOR 及 PE 標(biāo)志無效。TXEN：發(fā)送使能置位后將啟動(dòng) USART 發(fā)送器。TxD 引腳的通用端口功能被 USART 功能所取代。清零后，只有等到所有的數(shù)據(jù)發(fā)送完成后發(fā)送器才能夠真正禁止，即發(fā)送移位寄存器與發(fā)送緩沖寄存器中沒有要傳送的數(shù)據(jù)。發(fā)送器禁止后，TxD 引腳恢復(fù)其通用 I/O 功能。UCSZ2：字符長(zhǎng)度UCSZ2 與 UCSRC 寄存器的 UCSZ1:0 結(jié)合在一起可以設(shè)置數(shù)據(jù)幀所包含的數(shù)據(jù)位數(shù)(字符長(zhǎng)度 )。 遼寧科技大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院 2424RXB8：接收數(shù)據(jù)位 8對(duì) 9 位串行數(shù)據(jù)幀進(jìn)行操作時(shí)，RXB8 是第 9 個(gè)數(shù)據(jù)位。讀取 UDR 包含的低位數(shù)據(jù)之前首先要讀取 RXB8。TXB8：發(fā)送數(shù)據(jù)位 8對(duì) 9 位串行數(shù)據(jù)幀進(jìn)行操作時(shí)，TXB8 是第 9 個(gè)數(shù)據(jù)位。寫 UDR 之前首先要對(duì)它進(jìn)行寫操作。UCSRC 寄存器：URSEL UMSEL UPM1 UPM0 USBS UCSZ1 UCSZ0 UCPOLURSEL：寄存器選擇通過該位選擇訪問 UCSRC 寄存器或 UBRRH 寄存器。當(dāng)讀 /寫 UCSRC 時(shí)，該位為1，當(dāng)對(duì) UBRRH 訪問時(shí)， URSEL 為 0；UMSEL：USART 模式選擇通過這一位來選擇同步或異步工作模式。表 35 UMSEL 設(shè)置UMSEL 模式0 異步操作1 同步操作UPMUPM0：奇偶校驗(yàn)?zāi)Ｊ竭@兩位設(shè)置奇偶校驗(yàn)的模式并使能奇偶校驗(yàn)。如果使能了奇偶校驗(yàn)，那么在發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送器都會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生并發(fā)送奇偶校驗(yàn)位。對(duì)每一個(gè)接收到的數(shù)據(jù)，接收器都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)奇偶值，并與 UPM0 所設(shè)置的值進(jìn)行比較。如果不匹配，那么就將 UCSRA中的 PE 置位。表 36 UPM 設(shè)置UPM1 UPM0 奇偶模式0 0 禁止0 1 保留1 0 偶校驗(yàn)1 1 奇校驗(yàn)USBS：停止位選擇 遼寧科技大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院 2525通過這一位可以設(shè)置停止位的位數(shù)。接收器忽略這一位的設(shè)置。表 37 USBS 設(shè)置USBS 停止位位數(shù)0 11 2UCSZ1，UCSZ0：字符長(zhǎng)度UCSZ1,UCSZ0 與 UCSRB 寄存器的 UCSZ2 結(jié)合在一起可以設(shè)置數(shù)據(jù)幀包含的數(shù)據(jù)位數(shù)( 字符長(zhǎng)度 )。表 38 UCSZ 設(shè)置UCSZ2 UCSZ1 UCSZ0 字符長(zhǎng)度 0 0 0 50 0 1 60 1 0 70 1 1 81 0 0 保留1 0 1 保留1 1 0 保留1 1 1 9UCPOL: 時(shí)鐘極性這一位僅用于同步工作模式。使用異步模式時(shí)，將這一位清零。UCPOL 設(shè)置了輸出數(shù)據(jù)的改變和輸入數(shù)據(jù)采樣，以及同步時(shí)鐘 XCK 之間的關(guān)系。表 39 UCPOL 設(shè)置UCPOL 發(fā)送數(shù)據(jù)的改變(TxD 引腳的輸出) 接收數(shù)據(jù)的采樣(RxD 引腳的輸入 )0 XCK 上升沿 XCK 下降沿1 XCK 下降沿 XCK 上升沿UCSRA 寄存器：RXC TXC UDRE FE DOR PE U2X MPCMRXC：置 1： USART 接收結(jié)束，否則為 0 遼寧科技大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院 2626TXC：置 1：USART 發(fā)送結(jié)束，否則為 0UDRE: 置 1：發(fā)送緩沖器空，否則為