嵌入式开发-AVR单片机课件-第6章 通用IO接口基本结构与输出应用

第 6 章 通用 I/O 接口基本结构与输出应用从本章开始，将从 AVR 单片机的基本功能单元入手，讲解其各个外围功能部件的基本组成和特性，以及它们的应用。ATmega16 芯片有 PORTA、PORTB、PORTC、PORTD（简称 PA、PB、PC、PD）4 组 8 位，共32 路通用 I/O 接口，分别对应于芯片上 32 根 I/O 引脚。所有这些 I/O 口都是双（有的为3）功能复用的。其中第一功能均作为数字通用 I/O 接口使用，而复用功能则分别用于中断时钟/计数器、USRAT、I2C 和 SPI 串行通信、模拟比较、捕捉等应用。这些 I/O 口同外围电路的有机组合，构成各式各样的单片机嵌入式系统的前向、后向通道接口，人机交互接口和数据通信接口，形成和实现了千变万化的应用。6.1 通用 I/O 口的基本结构与特性6.1.1 I/O 口的基本结构图 6-1 为 AVR 单片机通用 I/O 口的基本结构示意图。从图中可以看出，每组 I/O 口配备三个 8 位寄存器，它们分别是方向控制寄存器 DDRx，数据寄存器 PORTx，和输入引脚寄存器 PINx（x=A\B\C\D）。I/O 口的工作方式和表现特征由这 3 个 I/O 口寄存器控制。物理引脚PINxPORTxDDRx00？？ 数 据 总 线上拉方向：输入上拉： OFF由于刚开始学习 I/O 的应用，读者还没有掌握中断和定时计数器的使用，所以在本章的实例中，调用了 CVAVR 提供的软件延时函数来实现时间延时等待的功能。需要指出的是，使用软件延时的方式会造成 MCU 效率的下降，而且也不能实现精确的延时，所以在一般情况下应尽量不使用软件延时的方式。在后面的章节里，会逐步介绍如何使用 T/C 和中断实现延时的正确方法。图 6-1 通用 I/O 口结构示意图方向控制寄存器 DDRx 用于控制 I/O 口的输入输出方向，即控制 I/O 口的工作方式为输出方式还是输入方式。当 DDRx=1 时，I/O 口处于输出工作方式。此时数据寄存器 PORTx 中的数据通过一个推挽电路输出到外部引脚（图 6-2）。AVR 的输出采纳推挽电路提高了 I/O 口的输出能力，当PORTx=1 时，I/O 引脚呈现高电平，同时可提供输出 20mA 的电流；而当 PORTx=0 时，I/O 引脚呈现低电平，同时可吸纳 20mA 电流。因此，AVR 的 I/O 在输出方式下提供了比较大的驱动能力，可以直接驱动 LED 等小功率外围器件。当 DDRx=0 时，I/O 处于输入工作方式。此时引脚寄存器 PINx 中的数据就是外部引脚的实际电平，通过读 I/O 指令可将物理引脚的真实数据读入 ...