AVR單片機(jī)的主要內(nèi)部資源與應(yīng)用課件

§4.2AVR單片機(jī)的SPI接口一、SPI接口:串行外設(shè)接口SPI允許ATmega16和外設(shè)或其他AVR器件進(jìn)行高速的同步數(shù)據(jù)傳輸。1、ATmega16SPI的特點(diǎn)如下：全雙工，3線同步數(shù)據(jù)傳輸，SS#,SCK,MISO,MOSI;主機(jī)或從機(jī)操作

LSB首先發(fā)送或MSB首先發(fā)送7種可編程的比特率傳輸結(jié)束中斷標(biāo)志寫碰撞標(biāo)志檢測(cè)可以從閑置模式喚醒§4.2AVR單片機(jī)的SPI接口12、SPI工作過程主機(jī)和從機(jī)之間的SPI連接如下圖所示。系統(tǒng)包括兩個(gè)移位寄存器和一個(gè)主機(jī)時(shí)鐘發(fā)生器。通過將需要的從機(jī)的SS#引腳拉低，主機(jī)啟動(dòng)一次通訊過程。主機(jī)和從機(jī)將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)放入相應(yīng)的移位寄存器。主機(jī)在SCK引腳上產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖以交換數(shù)據(jù)。主機(jī)的數(shù)據(jù)從主機(jī)的MOSI移出，從從機(jī)的MOSI移入；從機(jī)的數(shù)據(jù)從從機(jī)的MISO移出，從主機(jī)的MISO移入。主機(jī)通過將從機(jī)的SS#拉高實(shí)現(xiàn)與從機(jī)的同步。配置為SPI主機(jī)時(shí)，SPI接口不自動(dòng)控制SS#引腳，必須由用戶軟件來處理。對(duì)SPI數(shù)據(jù)寄存器寫入數(shù)據(jù)即啟動(dòng)SPI時(shí)鐘，將8比特的數(shù)據(jù)移入從機(jī)。傳輸結(jié)束后SPI時(shí)鐘停止，傳輸結(jié)束標(biāo)志SPIF置位。如果此時(shí)SPCR寄存器的SPI中斷使能位SPIE置位，中斷就會(huì)發(fā)生。主機(jī)可以繼續(xù)往SPDR寫入數(shù)據(jù)以移位到從機(jī)中去，或者是將從機(jī)的SS#拉高以說明數(shù)據(jù)包發(fā)送完成。最后進(jìn)來的數(shù)據(jù)將一直保存于緩沖寄存器里。2、SPI工作過程2配置為從機(jī)時(shí)，只要SS#為高，SPI接口將一直保持睡眠狀態(tài)，并保持MISO為三態(tài)。在這個(gè)狀態(tài)下軟件可以更新SPI數(shù)據(jù)寄存器SPDR的內(nèi)容。即使此時(shí)SCK引腳有輸入時(shí)鐘，SPDR的數(shù)據(jù)也不會(huì)移出，直至SS被拉低。一個(gè)字節(jié)完全移出之后，傳輸結(jié)束標(biāo)志SPIF置位。如果此時(shí)SPCR寄存器的SPI中斷使能位SPIE置位，就會(huì)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。在讀取移入的數(shù)據(jù)之前從機(jī)可以繼續(xù)往SPDR寫入數(shù)據(jù)。最后進(jìn)來的數(shù)據(jù)將一直保存于緩沖寄存器里。配置為從機(jī)時(shí)，只要SS#為高，SPI接3SPI系統(tǒng)的發(fā)送方向只有一個(gè)緩沖器，而在接收方向有兩個(gè)緩沖器。也就是說，在發(fā)送時(shí)一定要等到移位過程全部結(jié)束后才能對(duì)SPI數(shù)據(jù)寄存器執(zhí)行寫操作。而在接收數(shù)據(jù)時(shí)，需要在下一個(gè)字符移位過程結(jié)束之前通過訪問SPI數(shù)據(jù)寄存器讀取當(dāng)前接收到的字符。否則第一個(gè)字節(jié)將丟失。工作于SPI從機(jī)模式時(shí)，控制邏輯對(duì)SCK引腳的輸入信號(hào)進(jìn)行采樣。為了保證對(duì)時(shí)鐘信號(hào)的正確采樣，SPI時(shí)鐘不能超過fosc/4。SPI使能后，MOSI、MISO、SCK和SS#引腳的數(shù)據(jù)方向?qū)凑障卤硭咀詣?dòng)進(jìn)行配置。SPI系統(tǒng)的發(fā)送方向只有一個(gè)緩沖器，而在接收方向有4AVR單片機(jī)的主要內(nèi)部資源與應(yīng)用課件53、SPI控制寄存器－SPCR（1）SPIE:使能SPI中斷。置位后，只要SPI狀態(tài)寄存器SPSR的SPIF位和狀態(tài)寄存器SREG的全局中斷使能位I置位，就會(huì)引發(fā)SPI中斷。(2)SPE:使能SPI。SPE置位將使能SPI。進(jìn)行任何SPI操作之前必須置位SPE。(3)DORD:數(shù)據(jù)次序。DORD置位時(shí)數(shù)據(jù)的LSB首先發(fā)送；否則數(shù)據(jù)的MSB首先發(fā)送。(4)MSTR:主/從選擇。MSTR置位時(shí)選擇主機(jī)模式，否則為從機(jī)。如果MSTR為“1”，SS#配置為輸入，但被拉低，則MSTR被清零，SPSR的SPIF置位。用戶必須重新設(shè)置MSTR進(jìn)入主機(jī)模式。所以，主機(jī)模式下，常用主機(jī)的SS#控制從機(jī)的SS#.3、SPI控制寄存器－SPCR（1）SPIE:使能SP6CPOL:時(shí)鐘極性。CPOL=0，起始沿：上升沿，結(jié)束沿:下降沿;CPOL=1，起始沿：下升沿，結(jié)束沿:上降沿;CPHA:時(shí)鐘相位。SPR1,SPR0:SPI時(shí)鐘速率選擇。確定主機(jī)的SCK速率，對(duì)從機(jī)沒有影響。CPOL:時(shí)鐘極性。CPOL=0，起始沿：上升沿，結(jié)束沿7AVR單片機(jī)的主要內(nèi)部資源與應(yīng)用課件84、SPI狀態(tài)寄存器－SPSRSPIF:SPI中斷標(biāo)志。串行發(fā)送結(jié)束后，SPIF置位。。進(jìn)入中斷服務(wù)程序后SPIF自動(dòng)清零?；蛘呖梢酝ㄟ^先讀SPSR，緊接著訪問SPDR來對(duì)SPIF清零。WCOL:寫碰撞標(biāo)志。在發(fā)送當(dāng)中對(duì)SPI數(shù)據(jù)寄存器SPDR寫數(shù)據(jù)將置位WCOL。WCOL可以通過先讀SPSR，緊接著訪問SPDR來清零。SPI2X:SPI倍速。置位后SPI的速度加倍。若為主機(jī)則SCK頻率可達(dá)CPU頻率的一半。若為從機(jī)，最高只能保證fosc/4。4、SPI狀態(tài)寄存器－SPSRSPIF:SPI中斷標(biāo)9數(shù)據(jù)寄存器－SPDR（八位）：讀/寫寄存器，用來在寄存器文件和SPI移位寄存器之間傳輸數(shù)據(jù)。寫寄存器將啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸，讀寄存器將讀取寄存器的接收緩沖器。數(shù)據(jù)模式：相對(duì)于串行數(shù)據(jù)，SCK的相位CPHA和極性CPOL有4種組合。每一位數(shù)據(jù)的移出和移入發(fā)生于SCK不同的信號(hào)跳變沿，以保證有足夠的時(shí)間使數(shù)據(jù)穩(wěn)定。設(shè)置設(shè)置設(shè)置數(shù)據(jù)寄存器－SPDR（八位）：讀/寫寄存器，用來在寄存器文10AVR單片機(jī)的主要內(nèi)部資源與應(yīng)用課件11AVR單片機(jī)的主要內(nèi)部資源與應(yīng)用課件12SPI主機(jī)模式下的寫、讀數(shù)據(jù)程序：.include"m16def.inc".org$00$20main:ldir16,high(ramend)outsph,r16ldir16,low(ramend)outspl,r16clisbiddrb,4;ss#_pb4sbiddrb,5;mosi_pb5sbiddrb,7;sck_pb7cbiddrb,6;miso_pb6cbiportb,4sbiportb,6ldir16,0outspsr,r16;SPI速度不倍增SPI主機(jī)模式下的寫、讀數(shù)據(jù)程序：13ldir16,0b01010001;0x51,or$51outspcr,r16

ldir16,0b10101010;0x55or$55,SPI要發(fā)送的數(shù)據(jù)outspdr,r16

loop:inr16,spsr;讀取發(fā)送狀態(tài)sbrsr16,7;判斷發(fā)送是否完成rjmploop

inr16,spdrloop1:sbrsr16,7;判斷接收是否完成rjmploop1inr16,spdr;讀取數(shù)據(jù)wait:rjmpwaitldir16,0b01010001;0x51,14二、16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器1（定時(shí)(事件管理)、波形產(chǎn)生和信號(hào)測(cè)量）1特點(diǎn)：真正的16位設(shè)計(jì)(即允許16位的PWM)2個(gè)獨(dú)立的輸出比較單元雙緩沖的輸出比較寄存器一個(gè)輸入捕捉單元輸入捕捉噪聲抑制器比較匹配發(fā)生時(shí)清除寄存器(自動(dòng)重載)無(wú)干擾脈沖，相位正確的PWM可變的PWM周期頻率發(fā)生器外部事件計(jì)數(shù)器4個(gè)獨(dú)立的中斷源(TOV1、OCF1A、OCF1B與ICF1)二、16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器1（定時(shí)(事件管理)、波形產(chǎn)生和信152、C/T主要功能介紹（1）T/C時(shí)鐘源：可以來自內(nèi)部，也可來自外部，由位于T/C控制寄存器B(TCCR1B)的時(shí)鐘選擇位(CS12:0)決定。（2）計(jì)數(shù)器單元：16位T/C的主要部分是可編程的16位雙向計(jì)數(shù)器單元。（3）輸入捕捉單元：可用來捕獲外部事件，并為其賦予時(shí)間標(biāo)記以說明此時(shí)間的發(fā)生時(shí)刻。外部事件發(fā)生的觸發(fā)信號(hào)由引腳ICP1輸入，也可通過模擬比較器單元來實(shí)現(xiàn)。時(shí)間標(biāo)記可用來計(jì)算頻率、占空比及信號(hào)的其它特征，以及為事件創(chuàng)建日志。2、C/T主要功能介紹16（4）輸入捕捉觸發(fā)源：輸入捕捉單元的主要觸發(fā)源是ICP1。T/C1還可用模擬比較輸出作為輸入捕捉單元的觸發(fā)源。用戶必須通過設(shè)置模擬比較控制與狀態(tài)寄存器ACSR的模擬比較輸入捕捉位ACIC來做到這一點(diǎn)。要注意的是，改變觸發(fā)源有可能造成一次輸入捕捉。因此在改變觸發(fā)源后必須對(duì)輸入捕捉標(biāo)志執(zhí)行一次清零操作以避免出現(xiàn)錯(cuò)誤的結(jié)果。（5）噪聲抑制器：通過一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字濾波方案提高系統(tǒng)抗噪性。它對(duì)輸入觸發(fā)信號(hào)進(jìn)行4次采樣。只有當(dāng)4次采樣值相等時(shí)其輸出才會(huì)送入邊沿檢測(cè)器。（4）輸入捕捉觸發(fā)源：輸入捕捉單元的主要觸發(fā)源是ICP1。T17（6）輸出比較單元：16位比較器持續(xù)比較TCNT1與OCR1x的內(nèi)容，一旦發(fā)現(xiàn)它們相等，比較器立即產(chǎn)生一個(gè)匹配信號(hào)。然后OCF1x在下一個(gè)定時(shí)器時(shí)鐘置位。如果此時(shí)OCIE1x=1，OCF1x置位將引發(fā)輸出比較中斷。中斷執(zhí)行時(shí)OCF1x標(biāo)志自動(dòng)清零，或者通過軟件在其相應(yīng)的I/O位置寫入邏輯"1”也可以清零。根據(jù)WGM13:0與COM1x1:0的不同設(shè)置，波形發(fā)生器用匹配信號(hào)生成不同的波形。波形發(fā)生器利用TOP和BOTTOM信號(hào)處理在某些模式下對(duì)極值的操作。輸出比較單元A的一個(gè)特質(zhì)是定義T/C的TOP值(即計(jì)數(shù)器的分辨率)。此外，TOP值還用來定義通過波形發(fā)生器產(chǎn)生的波形的周期。（7）強(qiáng)制輸出比較：工作于非PWM模式時(shí)，可以通過對(duì)強(qiáng)制輸出比較位FOC1x寫”1”的方式來產(chǎn)生比較匹配。強(qiáng)制比較匹配不會(huì)置位OCF1x標(biāo)志，也不會(huì)重載/清零定時(shí)器，但是OC1x引腳將被更新，好象真的發(fā)生了比較匹配一樣(COMx1:0決定OC1x是置位、清零，還是交替變化)。（8）寫TCNT1操作阻止比較匹配：CPU對(duì)TCNT1寄存器的寫操作會(huì)阻止比較匹配的發(fā)生。這個(gè)特性可以用來將OCR1x初始化為與TCNT1相同的數(shù)值而不觸發(fā)中斷。（6）輸出比較單元：16位比較器持續(xù)比較TCNT1與OCR118（9）比較匹配輸出單元：比較匹配模式控制位COM1x1:0具有雙重功能。波形發(fā)生器利用COM1x1:0來確定下一次比較匹配發(fā)生時(shí)的輸出比較OC1x狀態(tài)；COM1x1:0還控制OC1x引腳輸出的來源。（10）比較輸出模式和波形產(chǎn)生：波形發(fā)生器利用COM1x1:0的方法在普通模式、CTC模式和PWM模式下有所區(qū)別。對(duì)于所有的模式，設(shè)置COM1x1:0=0表明比較匹配發(fā)生時(shí)波形發(fā)生器不會(huì)操作OC1x寄存器。（11）工作模式工作模式：-T/C和輸出比較引腳的行為-由波形發(fā)生模式(WGM13:0)及比較輸出模式(COM1x1:0)的控制位決定。比較輸出模式對(duì)計(jì)數(shù)序列沒有影響，而波形產(chǎn)生模式對(duì)計(jì)數(shù)序列則有影響。COM1x1:0控制PWM輸出是否為反極性。非PWM模式時(shí)COM1x1:0控制輸出是否應(yīng)該在比較匹配發(fā)生時(shí)置位、清零，或是電平取反。（9）比較匹配輸出單元：比較匹配模式控制位COM1x1:019（12）普通模式：為最簡(jiǎn)單的工作模式。在此模式下計(jì)數(shù)器不停地累加。計(jì)到最大值后(TOP=0xFFFF)由于數(shù)值溢出計(jì)數(shù)器簡(jiǎn)單地返回到最小值0x0000重新開始。在TCNT1為零的同一個(gè)定時(shí)器時(shí)鐘里T/C溢出標(biāo)志TOV1置位。此時(shí)TOV1有點(diǎn)象第17位，只是只能置位，不會(huì)清零。但由于定時(shí)器中斷服務(wù)程序能夠自動(dòng)清零TOV1，因此可以通過軟件提高定時(shí)器的分辨率。在普通模式下沒有什么需要特殊考慮的，用戶可以隨時(shí)寫入新的計(jì)數(shù)器數(shù)值。（13）CTC(比較匹配時(shí)清零定時(shí)器)模式：在CTC模式里OCR1A或ICR1寄存器用于調(diào)節(jié)計(jì)數(shù)器的分辨率。當(dāng)計(jì)數(shù)器的數(shù)值TCNT1等于OCR1A(WGM13:0=4)或等于ICR1(WGM13:0=12)時(shí)計(jì)數(shù)器清零。OCR1A或ICR1定義了計(jì)數(shù)器的TOP值，亦即計(jì)數(shù)器的分辨率。這個(gè)模式使得用戶可以很容易地控制比較匹配輸出的頻率，也簡(jiǎn)化了外部事件計(jì)數(shù)的操作。（12）普通模式：為最簡(jiǎn)單的工作模式。在此模式下計(jì)數(shù)器不停地20（14）快速PWM模式：可用來產(chǎn)生高頻的PWM波形。快速PWM模式與其他PWM模式的不同之處是其單邊斜坡工作方式。計(jì)數(shù)器從BOTTOM計(jì)到TOP，然后立即回到BOTTOM重新開始。對(duì)于普通的比較輸出模式，輸出比較引腳OC1x在TCNT1與OCR1x匹配時(shí)置位，在TOP時(shí)清零；對(duì)于反向比較輸出模式，OCR1x的動(dòng)作正好相反。由于使用了單邊斜坡模式，快速PWM模式的工作頻率比使用雙斜坡的相位修正PWM模式高一倍。此高頻操作特性使得快速PWM模式十分適合于功率調(diào)節(jié)，整流和DAC應(yīng)用。高頻可以減小外部元器件(電感，電容)的物理尺寸，從而降低系統(tǒng)成本。（15）輸出的PWM頻率可以通過如下公式計(jì)算得到：變量N代表分頻因子(1、8、64、256或1024)。（14）快速PWM模式：可用來產(chǎn)生高頻的PWM波形?？焖?1AVR單片機(jī)的主要內(nèi)部資源與應(yīng)用課件223.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1寄存器的說明（1）控制寄存器A－TCCR1ABit7:6–COM1A1:0:通道A的比較輸出模式Bit5:4–COM1B1:0:通道B的比較輸出模式COM1A1:0與COM1B1:0分別控制OC1A與OC1B狀態(tài)。如果COM1A1:0(COM1B1:0)的一位或兩位被寫入"1”，OC1A(OC1B)輸出功能將取代I/O端口功能。此時(shí)OC1A(OC1B)相應(yīng)的輸出引腳數(shù)據(jù)方向控制必須置位以使能輸出驅(qū)動(dòng)器。OC1A(OC1B)與物理引腳相連時(shí)，COM1x1:0的功能由WGM13:0的設(shè)置決定。3.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1寄存器的說明23AVR單片機(jī)的主要內(nèi)部資源與應(yīng)用課件24Bit3–FOC1A:通道A強(qiáng)制輸出比較Bit2–FOC1B:通道B強(qiáng)制輸出比較FOC1A/FOC1B只有當(dāng)WGM13:0指定為非PWM模式時(shí)被激活。為與未來器件兼容，工作在PWM模式下對(duì)TCCR1A寫入時(shí)，這兩位必須清零。當(dāng)FOC1A/FOC1B位置1，立即強(qiáng)制波形產(chǎn)生單元進(jìn)行比較匹配。COM1x1:0的設(shè)置改變OC1A/OC1B的輸出。注意FOC1A/FOC1B位作為選通信號(hào)。COM1x1:0位的值決定強(qiáng)制比較的效果。在CTC模式下使用OCR1A作為TOP值，F(xiàn)OC1A/FOC1B選通即不會(huì)產(chǎn)生中斷也不好清除定時(shí)器。FOC1A/FOC1B位總是讀為0。Bit1:0–WGM11:0:波形發(fā)生模式這兩位與位于TCCR1B寄存器的WGM13:2相結(jié)合，用于控制計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)序列——計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的上限值和確定波形發(fā)生器的工作模式(見Table47)。T/C支持的工作模式有：普通模式(計(jì)數(shù)器)，比較匹配時(shí)清零定時(shí)器(CTC)模式，及三種脈寬調(diào)制(PWM)模式。Bit3–FOC1A:通道A強(qiáng)制輸出比較25AVR單片機(jī)的主要內(nèi)部資源與應(yīng)用課件26控制寄存器TCCR1B：Bit7–ICNC1:入捕捉噪聲抑制器。置位將使能輸入捕捉噪聲抑制功能。此時(shí)外部引腳ICP1的輸入被濾波。其作用是從ICP1引腳連續(xù)進(jìn)行4次采樣。如果4個(gè)采樣值都相等，那么信號(hào)送入邊沿檢測(cè)器。因此使能該功能使得輸入捕捉被延遲了4個(gè)時(shí)鐘周期。

Bit6–ICES1:輸入捕捉觸發(fā)沿選擇。該位選擇使用ICP1上的哪個(gè)邊沿觸發(fā)捕獲事件。ICES為"0”選擇的是下降沿觸發(fā)輸入捕捉；ICES1為"1”選擇的是邏輯電平的上升沿觸發(fā)輸入捕捉。按照ICES1的設(shè)置捕獲到一個(gè)事件后，計(jì)數(shù)器的數(shù)值被復(fù)制到ICR1寄存器。捕獲事件還會(huì)置為ICF1。如果此時(shí)中斷使能，輸入捕捉事件即被觸發(fā)。當(dāng)ICR1用作TOP值(見TCCR1A與TCCR1B寄存器中WGM13:0位的描述)時(shí)，ICP1與輸入捕捉功能脫開，從而輸入捕捉功能被禁用?？刂萍拇嫫鱐CCR1B：27Bit5–保留位。為保證與將來器件的兼容性，寫TCCR1B時(shí)，該位必須寫入"0”。Bit4:3–WGM13:2:波形發(fā)生模式。Bit2:0–CS12:0:T/C的時(shí)鐘源選擇。Bit5–保留位。為保證與將來器件的兼容性，寫TCCR28TCNT1H與TCNT1L：TCNT1H與TCNT1L組成了T/C1的數(shù)據(jù)寄存器TCNT1。通過它們可以直接對(duì)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器單元的16位計(jì)數(shù)器進(jìn)行讀寫訪問。輸出比較寄存器1A－OCR1AH與OCR1AL輸出比較寄存器1B－OCR1BH與OCR1BL該寄存器中的16位數(shù)據(jù)與TCNT1寄存器中的計(jì)數(shù)值進(jìn)行連續(xù)的比較，一旦數(shù)據(jù)匹配，將產(chǎn)生一個(gè)輸出比較中斷，或改變OC1x的輸出邏輯電平。TCNT1H與TCNT1L：TCNT1H與TCNT1L組成29輸入捕捉寄存器1－ICR1H與ICR1L：當(dāng)外部引腳ICP1(或T/C1的模擬比較器)有輸入捕捉觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生時(shí)，計(jì)數(shù)器TCNT1中的值寫入ICR1中。ICR1的設(shè)定值可作為計(jì)數(shù)器的TOP值。注意：

TCNT1、OCR1A/B與ICR1是AVRCPU通過8位數(shù)據(jù)總線可以訪問的16位寄存器。讀寫16位寄存器需要兩次操作。寫16位寄存器時(shí)，應(yīng)先寫入該寄存器的高位字節(jié)；而讀16位寄存器時(shí)應(yīng)先讀取該寄存器的低位字節(jié)。輸入捕捉寄存器1－ICR1H與ICR1L：30中斷屏蔽寄存器－TIMSK：Bit5–TICIE1:T/C1輸入捕捉中斷使能。當(dāng)該位被設(shè)為"1”，且狀態(tài)寄存器中的I位被設(shè)為"1”時(shí)，T/C1的輸入捕捉中斷使能。一旦TIFR的ICF1置位，CPU即開始執(zhí)行T/C1輸入捕捉中斷服務(wù)程序。Bit4–OCIE1A:輸出比較A匹配中斷使能。當(dāng)該位被設(shè)為"1”，且狀態(tài)寄存器中的I位被設(shè)為"1”時(shí)，T/C1的輸出比較A匹配中斷使能。一旦TIFR上的OCF1A置位，CPU即開始執(zhí)行T/C1輸出比較A匹配中斷服務(wù)程序。中斷屏蔽寄存器－TIMSK：31Bit3–OCIE1B:T/C1輸出比較B匹配中斷使能。當(dāng)該位被設(shè)為"1”，且狀態(tài)寄存器中的I位被設(shè)為"1”時(shí)，使能T/C1的輸出比較B匹配中斷使能。一旦TIFR上的OCF1B置位，CPU即開始執(zhí)行T/C1輸出比較B匹配中斷服務(wù)程序。Bit2–TOIE1:T/C1溢出中斷使能。當(dāng)該位被設(shè)為"1”，且狀態(tài)寄存器中的I位被設(shè)為”1”時(shí)，T/C1的溢出中斷使能。一旦TIFR上的TOV1置位，CPU即開始執(zhí)行T/C1溢出中斷服務(wù)程序。Bit3–OCIE1B:T/C1輸出比較B匹配32中斷標(biāo)志寄存器－TIFR：?Bit5–ICF1:T/C1輸入捕捉標(biāo)志位。外部引腳ICP1出現(xiàn)捕捉事件時(shí)ICF1置位。此外，當(dāng)ICR1作為計(jì)數(shù)器的TOP值時(shí)，一旦計(jì)數(shù)器值達(dá)到TOP，ICF1也置位。執(zhí)行輸入捕捉中斷服務(wù)程序時(shí)ICF1自動(dòng)清零。也可以對(duì)其寫入邏輯"1”來清除該標(biāo)志位。Bit4–OCF1A:T/C1輸出比較A匹配標(biāo)志位。當(dāng)TCNT1與OCR1A匹配成功時(shí)，該位被設(shè)為"1”。強(qiáng)制輸出比較(FOC1A)不會(huì)置位OCF1A。執(zhí)行強(qiáng)制輸出比較匹配A中斷服務(wù)程序時(shí)OCF1A自動(dòng)清零。也可以對(duì)其寫入邏輯"1”來清除該標(biāo)志位。中斷標(biāo)志寄存器－TIFR：33Bit3–OCF1B:T/C1輸出比較B匹配標(biāo)志位。當(dāng)TCNT1與OCR1B匹配成功時(shí)，該位被設(shè)為"1”。強(qiáng)制輸出比較(FOC1B)不會(huì)置位OCF1B。執(zhí)行強(qiáng)制輸出比較匹配B中斷服務(wù)程序時(shí)OCF1B自動(dòng)清零。也可以對(duì)其寫入邏輯"1”來清除該標(biāo)志位。Bit2–TOV1:T/C1溢出標(biāo)志。該位的設(shè)置與T/C1的工作方式有關(guān)。工作于普通模式和CTC模式時(shí)，T/C1溢出時(shí)TOV1置位。對(duì)工作在其它模式下的TOV1標(biāo)志位置位，執(zhí)行溢出中斷服務(wù)程序時(shí)OCF1A自動(dòng)清零。也可以對(duì)其寫入邏輯“1”來清除該標(biāo)志位。Bit3–OCF1B:T/C1輸出比較B匹配標(biāo)34PWM下程序舉例：1.CTC模式2.快速PWM模式3.相位、頻率可調(diào)PWM模式PWM下程序舉例：35§4.2AVR單片機(jī)的SPI接口一、SPI接口:串行外設(shè)接口SPI允許ATmega16和外設(shè)或其他AVR器件進(jìn)行高速的同步數(shù)據(jù)傳輸。1、ATmega16SPI的特點(diǎn)如下：全雙工，3線同步數(shù)據(jù)傳輸，SS#,SCK,MISO,MOSI;主機(jī)或從機(jī)操作

LSB首先發(fā)送或MSB首先發(fā)送7種可編程的比特率傳輸結(jié)束中斷標(biāo)志寫碰撞標(biāo)志檢測(cè)可以從閑置模式喚醒§4.2AVR單片機(jī)的SPI接口362、SPI工作過程主機(jī)和從機(jī)之間的SPI連接如下圖所示。系統(tǒng)包括兩個(gè)移位寄存器和一個(gè)主機(jī)時(shí)鐘發(fā)生器。通過將需要的從機(jī)的SS#引腳拉低，主機(jī)啟動(dòng)一次通訊過程。主機(jī)和從機(jī)將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)放入相應(yīng)的移位寄存器。主機(jī)在SCK引腳上產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖以交換數(shù)據(jù)。主機(jī)的數(shù)據(jù)從主機(jī)的MOSI移出，從從機(jī)的MOSI移入；從機(jī)的數(shù)據(jù)從從機(jī)的MISO移出，從主機(jī)的MISO移入。主機(jī)通過將從機(jī)的SS#拉高實(shí)現(xiàn)與從機(jī)的同步。配置為SPI主機(jī)時(shí)，SPI接口不自動(dòng)控制SS#引腳，必須由用戶軟件來處理。對(duì)SPI數(shù)據(jù)寄存器寫入數(shù)據(jù)即啟動(dòng)SPI時(shí)鐘，將8比特的數(shù)據(jù)移入從機(jī)。傳輸結(jié)束后SPI時(shí)鐘停止，傳輸結(jié)束標(biāo)志SPIF置位。如果此時(shí)SPCR寄存器的SPI中斷使能位SPIE置位，中斷就會(huì)發(fā)生。主機(jī)可以繼續(xù)往SPDR寫入數(shù)據(jù)以移位到從機(jī)中去，或者是將從機(jī)的SS#拉高以說明數(shù)據(jù)包發(fā)送完成。最后進(jìn)來的數(shù)據(jù)將一直保存于緩沖寄存器里。2、SPI工作過程37配置為從機(jī)時(shí)，只要SS#為高，SPI接口將一直保持睡眠狀態(tài)，并保持MISO為三態(tài)。在這個(gè)狀態(tài)下軟件可以更新SPI數(shù)據(jù)寄存器SPDR的內(nèi)容。即使此時(shí)SCK引腳有輸入時(shí)鐘，SPDR的數(shù)據(jù)也不會(huì)移出，直至SS被拉低。一個(gè)字節(jié)完全移出之后，傳輸結(jié)束標(biāo)志SPIF置位。如果此時(shí)SPCR寄存器的SPI中斷使能位SPIE置位，就會(huì)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。在讀取移入的數(shù)據(jù)之前從機(jī)可以繼續(xù)往SPDR寫入數(shù)據(jù)。最后進(jìn)來的數(shù)據(jù)將一直保存于緩沖寄存器里。配置為從機(jī)時(shí)，只要SS#為高，SPI接38SPI系統(tǒng)的發(fā)送方向只有一個(gè)緩沖器，而在接收方向有兩個(gè)緩沖器。也就是說，在發(fā)送時(shí)一定要等到移位過程全部結(jié)束后才能對(duì)SPI數(shù)據(jù)寄存器執(zhí)行寫操作。而在接收數(shù)據(jù)時(shí)，需要在下一個(gè)字符移位過程結(jié)束之前通過訪問SPI數(shù)據(jù)寄存器讀取當(dāng)前接收到的字符。否則第一個(gè)字節(jié)將丟失。工作于SPI從機(jī)模式時(shí)，控制邏輯對(duì)SCK引腳的輸入信號(hào)進(jìn)行采樣。為了保證對(duì)時(shí)鐘信號(hào)的正確采樣，SPI時(shí)鐘不能超過fosc/4。SPI使能后，MOSI、MISO、SCK和SS#引腳的數(shù)據(jù)方向?qū)凑障卤硭咀詣?dòng)進(jìn)行配置。SPI系統(tǒng)的發(fā)送方向只有一個(gè)緩沖器，而在接收方向有39AVR單片機(jī)的主要內(nèi)部資源與應(yīng)用課件403、SPI控制寄存器－SPCR（1）SPIE:使能SPI中斷。置位后，只要SPI狀態(tài)寄存器SPSR的SPIF位和狀態(tài)寄存器SREG的全局中斷使能位I置位，就會(huì)引發(fā)SPI中斷。(2)SPE:使能SPI。SPE置位將使能SPI。進(jìn)行任何SPI操作之前必須置位SPE。(3)DORD:數(shù)據(jù)次序。DORD置位時(shí)數(shù)據(jù)的LSB首先發(fā)送；否則數(shù)據(jù)的MSB首先發(fā)送。(4)MSTR:主/從選擇。MSTR置位時(shí)選擇主機(jī)模式，否則為從機(jī)。如果MSTR為“1”，SS#配置為輸入，但被拉低，則MSTR被清零，SPSR的SPIF置位。用戶必須重新設(shè)置MSTR進(jìn)入主機(jī)模式。所以，主機(jī)模式下，常用主機(jī)的SS#控制從機(jī)的SS#.3、SPI控制寄存器－SPCR（1）SPIE:使能SP41CPOL:時(shí)鐘極性。CPOL=0，起始沿：上升沿，結(jié)束沿:下降沿;CPOL=1，起始沿：下升沿，結(jié)束沿:上降沿;CPHA:時(shí)鐘相位。SPR1,SPR0:SPI時(shí)鐘速率選擇。確定主機(jī)的SCK速率，對(duì)從機(jī)沒有影響。CPOL:時(shí)鐘極性。CPOL=0，起始沿：上升沿，結(jié)束沿42AVR單片機(jī)的主要內(nèi)部資源與應(yīng)用課件434、SPI狀態(tài)寄存器－SPSRSPIF:SPI中斷標(biāo)志。串行發(fā)送結(jié)束后，SPIF置位。。進(jìn)入中斷服務(wù)程序后SPIF自動(dòng)清零?；蛘呖梢酝ㄟ^先讀SPSR，緊接著訪問SPDR來對(duì)SPIF清零。WCOL:寫碰撞標(biāo)志。在發(fā)送當(dāng)中對(duì)SPI數(shù)據(jù)寄存器SPDR寫數(shù)據(jù)將置位WCOL。WCOL可以通過先讀SPSR，緊接著訪問SPDR來清零。SPI2X:SPI倍速。置位后SPI的速度加倍。若為主機(jī)則SCK頻率可達(dá)CPU頻率的一半。若為從機(jī)，最高只能保證fosc/4。4、SPI狀態(tài)寄存器－SPSRSPIF:SPI中斷標(biāo)44數(shù)據(jù)寄存器－SPDR（八位）：讀/寫寄存器，用來在寄存器文件和SPI移位寄存器之間傳輸數(shù)據(jù)。寫寄存器將啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸，讀寄存器將讀取寄存器的接收緩沖器。數(shù)據(jù)模式：相對(duì)于串行數(shù)據(jù)，SCK的相位CPHA和極性CPOL有4種組合。每一位數(shù)據(jù)的移出和移入發(fā)生于SCK不同的信號(hào)跳變沿，以保證有足夠的時(shí)間使數(shù)據(jù)穩(wěn)定。設(shè)置設(shè)置設(shè)置數(shù)據(jù)寄存器－SPDR（八位）：讀/寫寄存器，用來在寄存器文45AVR單片機(jī)的主要內(nèi)部資源與應(yīng)用課件46AVR單片機(jī)的主要內(nèi)部資源與應(yīng)用課件47SPI主機(jī)模式下的寫、讀數(shù)據(jù)程序：.include"m16def.inc".org$00$20main:ldir16,high(ramend)outsph,r16ldir16,low(ramend)outspl,r16clisbiddrb,4;ss#_pb4sbiddrb,5;mosi_pb5sbiddrb,7;sck_pb7cbiddrb,6;miso_pb6cbiportb,4sbiportb,6ldir16,0outspsr,r16;SPI速度不倍增SPI主機(jī)模式下的寫、讀數(shù)據(jù)程序：48ldir16,0b01010001;0x51,or$51outspcr,r16

ldir16,0b10101010;0x55or$55,SPI要發(fā)送的數(shù)據(jù)outspdr,r16

loop:inr16,spsr;讀取發(fā)送狀態(tài)sbrsr16,7;判斷發(fā)送是否完成rjmploop

inr16,spdrloop1:sbrsr16,7;判斷接收是否完成rjmploop1inr16,spdr;讀取數(shù)據(jù)wait:rjmpwaitldir16,0b01010001;0x51,49二、16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器1（定時(shí)(事件管理)、波形產(chǎn)生和信號(hào)測(cè)量）1特點(diǎn)：真正的16位設(shè)計(jì)(即允許16位的PWM)2個(gè)獨(dú)立的輸出比較單元雙緩沖的輸出比較寄存器一個(gè)輸入捕捉單元輸入捕捉噪聲抑制器比較匹配發(fā)生時(shí)清除寄存器(自動(dòng)重載)無(wú)干擾脈沖，相位正確的PWM可變的PWM周期頻率發(fā)生器外部事件計(jì)數(shù)器4個(gè)獨(dú)立的中斷源(TOV1、OCF1A、OCF1B與ICF1)二、16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器1（定時(shí)(事件管理)、波形產(chǎn)生和信502、C/T主要功能介紹（1）T/C時(shí)鐘源：可以來自內(nèi)部，也可來自外部，由位于T/C控制寄存器B(TCCR1B)的時(shí)鐘選擇位(CS12:0)決定。（2）計(jì)數(shù)器單元：16位T/C的主要部分是可編程的16位雙向計(jì)數(shù)器單元。（3）輸入捕捉單元：可用來捕獲外部事件，并為其賦予時(shí)間標(biāo)記以說明此時(shí)間的發(fā)生時(shí)刻。外部事件發(fā)生的觸發(fā)信號(hào)由引腳ICP1輸入，也可通過模擬比較器單元來實(shí)現(xiàn)。時(shí)間標(biāo)記可用來計(jì)算頻率、占空比及信號(hào)的其它特征，以及為事件創(chuàng)建日志。2、C/T主要功能介紹51（4）輸入捕捉觸發(fā)源：輸入捕捉單元的主要觸發(fā)源是ICP1。T/C1還可用模擬比較輸出作為輸入捕捉單元的觸發(fā)源。用戶必須通過設(shè)置模擬比較控制與狀態(tài)寄存器ACSR的模擬比較輸入捕捉位ACIC來做到這一點(diǎn)。要注意的是，改變觸發(fā)源有可能造成一次輸入捕捉。因此在改變觸發(fā)源后必須對(duì)輸入捕捉標(biāo)志執(zhí)行一次清零操作以避免出現(xiàn)錯(cuò)誤的結(jié)果。（5）噪聲抑制器：通過一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字濾波方案提高系統(tǒng)抗噪性。它對(duì)輸入觸發(fā)信號(hào)進(jìn)行4次采樣。只有當(dāng)4次采樣值相等時(shí)其輸出才會(huì)送入邊沿檢測(cè)器。（4）輸入捕捉觸發(fā)源：輸入捕捉單元的主要觸發(fā)源是ICP1。T52（6）輸出比較單元：16位比較器持續(xù)比較TCNT1與OCR1x的內(nèi)容，一旦發(fā)現(xiàn)它們相等，比較器立即產(chǎn)生一個(gè)匹配信號(hào)。然后OCF1x在下一個(gè)定時(shí)器時(shí)鐘置位。如果此時(shí)OCIE1x=1，OCF1x置位將引發(fā)輸出比較中斷。中斷執(zhí)行時(shí)OCF1x標(biāo)志自動(dòng)清零，或者通過軟件在其相應(yīng)的I/O位置寫入邏輯"1”也可以清零。根據(jù)WGM13:0與COM1x1:0的不同設(shè)置，波形發(fā)生器用匹配信號(hào)生成不同的波形。波形發(fā)生器利用TOP和BOTTOM信號(hào)處理在某些模式下對(duì)極值的操作。輸出比較單元A的一個(gè)特質(zhì)是定義T/C的TOP值(即計(jì)數(shù)器的分辨率)。此外，TOP值還用來定義通過波形發(fā)生器產(chǎn)生的波形的周期。（7）強(qiáng)制輸出比較：工作于非PWM模式時(shí)，可以通過對(duì)強(qiáng)制輸出比較位FOC1x寫”1”的方式來產(chǎn)生比較匹配。強(qiáng)制比較匹配不會(huì)置位OCF1x標(biāo)志，也不會(huì)重載/清零定時(shí)器，但是OC1x引腳將被更新，好象真的發(fā)生了比較匹配一樣(COMx1:0決定OC1x是置位、清零，還是交替變化)。（8）寫TCNT1操作阻止比較匹配：CPU對(duì)TCNT1寄存器的寫操作會(huì)阻止比較匹配的發(fā)生。這個(gè)特性可以用來將OCR1x初始化為與TCNT1相同的數(shù)值而不觸發(fā)中斷。（6）輸出比較單元：16位比較器持續(xù)比較TCNT1與OCR153（9）比較匹配輸出單元：比較匹配模式控制位COM1x1:0具有雙重功能。波形發(fā)生器利用COM1x1:0來確定下一次比較匹配發(fā)生時(shí)的輸出比較OC1x狀態(tài)；COM1x1:0還控制OC1x引腳輸出的來源。（10）比較輸出模式和波形產(chǎn)生：波形發(fā)生器利用COM1x1:0的方法在普通模式、CTC模式和PWM模式下有所區(qū)別。對(duì)于所有的模式，設(shè)置COM1x1:0=0表明比較匹配發(fā)生時(shí)波形發(fā)生器不會(huì)操作OC1x寄存器。（11）工作模式工作模式：-T/C和輸出比較引腳的行為-由波形發(fā)生模式(WGM13:0)及比較輸出模式(COM1x1:0)的控制位決定。比較輸出模式對(duì)計(jì)數(shù)序列沒有影響，而波形產(chǎn)生模式對(duì)計(jì)數(shù)序列則有影響。COM1x1:0控制PWM輸出是否為反極性。非PWM模式時(shí)COM1x1:0控制輸出是否應(yīng)該在比較匹配發(fā)生時(shí)置位、清零，或是電平取反。（9）比較匹配輸出單元：比較匹配模式控制位COM1x1:054（12）普通模式：為最簡(jiǎn)單的工作模式。在此模式下計(jì)數(shù)器不停地累加。計(jì)到最大值后(TOP=0xFFFF)由于數(shù)值溢出計(jì)數(shù)器簡(jiǎn)單地返回到最小值0x0000重新開始。在TCNT1為零的同一個(gè)定時(shí)器時(shí)鐘里T/C溢出標(biāo)志TOV1置位。此時(shí)TOV1有點(diǎn)象第17位，只是只能置位，不會(huì)清零。但由于定時(shí)器中斷服務(wù)程序能夠自動(dòng)清零TOV1，因此可以通過軟件提高定時(shí)器的分辨率。在普通模式下沒有什么需要特殊考慮的，用戶可以隨時(shí)寫入新的計(jì)數(shù)器數(shù)值。（13）CTC(比較匹配時(shí)清零定時(shí)器)模式：在CTC模式里OCR1A或ICR1寄存器用于調(diào)節(jié)計(jì)數(shù)器的分辨率。當(dāng)計(jì)數(shù)器的數(shù)值TCNT1等于OCR1A(WGM13:0=4)或等于ICR1(WGM13:0=12)時(shí)計(jì)數(shù)器清零。OCR1A或ICR1定義了計(jì)數(shù)器的TOP值，亦即計(jì)數(shù)器的分辨率。這個(gè)模式使得用戶可以很容易地控制比較匹配輸出的頻率，也簡(jiǎn)化了外部事件計(jì)數(shù)的操作。（12）普通模式：為最簡(jiǎn)單的工作模式。在此模式下計(jì)數(shù)器不停地55（14）快速PWM模式：可用來產(chǎn)生高頻的PWM波形?？焖貾WM模式與其他PWM模式的不同之處是其單邊斜坡工作方式。計(jì)數(shù)器從BOTTOM計(jì)到TOP，然后立即回到BOTTOM重新開始。對(duì)于普通的比較輸出模式，輸出比較引腳OC1x在TCNT1與OCR1x匹配時(shí)置位，在TOP時(shí)清零；對(duì)于反向比較輸出模式，OCR1x的動(dòng)作正好相反。由于使用了單邊斜坡模式，快速PWM模式的工作頻率比使用雙斜坡的相位修正PWM模式高一倍。此高頻操作特性使得快速PWM模式十分適合于功率調(diào)節(jié)，整流和DAC應(yīng)用。高頻可以減小外部元器件(電感，電容)的物理尺寸，從而降低系統(tǒng)成本。（15）輸出的PWM頻率可以通過如下公式計(jì)算得到：變量N代表分頻因子(1、8、64、256或1024)。（14）快速PWM模式：可用來產(chǎn)生高頻的PWM波形?？焖?6AVR單片機(jī)的主要內(nèi)部資源與應(yīng)用課件573.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1寄存器的說明（1）控制寄存器A－TCCR1ABit7:6–COM1A1:0:通道A的比較輸出模式Bit5:4–COM1B1:0:通道B的比較輸出模式COM1A1:0與COM1B1:0分別控制OC1A與OC1B狀態(tài)。如果COM1A1:0(COM1B1:0)的一位或兩位被寫入"1”，OC1A(OC1B)輸出功能將取代I/O端口功能。此時(shí)OC1A(OC1B)相應(yīng)的輸出引腳數(shù)據(jù)方向控制必須置位以使能輸出驅(qū)動(dòng)器。OC1A(OC1B)與物理引腳相連時(shí)，COM1x1:0的功能由WGM13:0的設(shè)置決定。3.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1寄存器的說明58AVR單片機(jī)的主要內(nèi)部資源與應(yīng)用課件59Bit3–FOC1A:通道A強(qiáng)制輸出比較Bit2–FOC1B:通道B強(qiáng)制輸出比較FOC1A/FOC1B只有當(dāng)WGM13:0指定為非PWM模式時(shí)被激活。為與未來器件兼容，工作在PWM模式下對(duì)TCCR1A寫入時(shí)，這兩位必須清零。當(dāng)FOC1A/FOC1B位置1，立即強(qiáng)制波形產(chǎn)生單元進(jìn)行比較匹配。COM1x1:0的設(shè)置改變OC1A/OC1B的輸出。注意FOC1A/FOC1B位作為選通信號(hào)。COM1x1:0位的值決定強(qiáng)制比較的效果。在CTC模式下使用OCR1A作為TOP值，F(xiàn)OC1A/FOC1B選通即不會(huì)產(chǎn)生中斷也不好清除定時(shí)器。FOC1A/FOC1B位總是讀為0。Bit1:0–WGM11:0:波形發(fā)生模式這兩位與位于TCCR1B寄存器的WGM13:2相結(jié)合，用于控制計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)序列——計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的上限值和確定波形發(fā)生器的工作模式(見Table47)。T/C支持的工作模式有：普通模式(計(jì)數(shù)器)，比較匹配時(shí)清零定時(shí)器(CTC)模式，及三種脈寬調(diào)制(PWM)模式。Bit3–FOC1A:通道A強(qiáng)制輸出比較60AVR單片機(jī)的主要內(nèi)部資源與應(yīng)用課件61控制寄存器TCCR1B：Bit7–ICNC1:入捕捉噪聲抑制器。置位將使能輸入捕捉噪聲抑制功能。此時(shí)外部引腳ICP1的輸入被濾波。其作用是從ICP1引腳連續(xù)進(jìn)行4次采樣。如果4個(gè)采樣值都相等，那么信號(hào)送入邊沿檢測(cè)器。因此使能該功能使得輸入捕捉被延遲了4個(gè)時(shí)鐘周期。

Bit6–ICES1:輸入捕捉觸發(fā)沿選擇。該位選擇使用ICP1上的哪個(gè)邊沿觸發(fā)捕獲事件。ICES為"0”選擇的是下降沿觸發(fā)輸入捕捉；ICES1為"1”選擇的是邏輯電平的上升沿觸發(fā)輸入捕捉。按照ICES1的設(shè)置捕獲到一個(gè)事件后，計(jì)數(shù)器的數(shù)值被復(fù)制到ICR1寄存器。捕獲事件還會(huì)置為ICF1。如果此時(shí)中斷使能，輸入捕捉事件即被觸發(fā)。當(dāng)ICR1用作TOP值(見TCCR1A與TCCR1B寄存器中WGM13:0位的描述)時(shí)，ICP1與輸入捕捉功能脫開，從而輸入捕捉功能被禁用?？刂萍拇嫫鱐CCR1B：62Bit5–保留位。為保證與將來器件的兼容性，寫TCCR1B時(shí)，該位必須寫入"0”。Bit4:3–W