Управление портами контроллера
Порты микроконтроллера - это устройства ввода/вывода, позволяющие
микроконтроллеру передавать или принимать данные. Стандартный порт
микроконтроллера AVR имеет восемь разрядов данных, которые могут
передаваться или приниматься параллельно. Каждому разряду (или биту)
соответствует вывод (ножка) микроконтроллера. Ножки микроконтроллера
также называют пинами. Для обозначения портов используются латинские
буквы А, В, С и т.д. Количество портов ввода/вывода варьируется в
зависимости от модели микроконтроллера.
Любой порт микроконтроллера можно сконфигурировать как вход или как
выход. Для того чтобы это сделать, следует записать в соответствующий
порту регистр DDRx необходимое значение. Кроме того, как вход или
выход можно сконфигурировать отдельно любой вывод (пин) порта. В любом
случае, хотите вы сконфигурировать весь порт или отдельный вывод, вам
необходимо будет работать с ригистрами DDRx.
DDRx - регистр направления передачи данных. Этот регистр определяет,
является тот или иной вывод порта входом или выходом. Если некоторый
разряд регистра DDRx содержит логическую единицу, то соответствующий
вывод порта сконфигурирован как выход, в противном случае - как вход.
Буква x в данном случае должна обозначать имя порта, с которым вы
работаете. Таким образом, для порта A это будет регистр DDRA, для порта B
- регистр DDRB и т. д.
Используя AVR GCC, записать в необходимый регистр то или иное значение можно одним из следующих способов.
Для всего порта сразу.
DDRD = 0xff;
Все выводы порта D будут сконфигурированы как выходы.
0xff - шестнадцатиричное представление числа ff, где 0x является
префиксом, используемым для записи шестнадцатиричных чисел. В десятичном
представлении это будет число 255, а в двоичном виде оно будет
выглядеть как 11111111. То есть во всех битах регистра DDRD будут
записаны логические единицы.
В AVR GCC для представления двоичных чисел используется
префикс 0b. Таким образом, число 11111111 должно представляться в
программе как 0b11111111. Мы можем записать предыдущую команду в более
читабельном виде.
DDRD = 0b11111111;
Хотя такая запись и выглядит более наглядной, при конфигурировании
портов принято использовать шестнадцатиричное представление чисел.
Для того чтобы сконфигурировать все выводы порта D как входы, следует записать во все биты регистра DDRD логические нули.
DDRD = 0x00;
В регистр DDRD можно записать и другие числа. Например:
DDRD = 0xb3;
0xb3 - шестнадцатиричное представление числа 179. В двоичном виде
оно будет выглядеть как 10110011. То есть часть выводов порта D будет
сконфигурирована как выходы, а часть - как входы.
PD0 - 1 (выход)
PD1 - 1 (выход)
PD2 - 0 (вход)
PD3 - 0 (вход)
PD4 - 1 (выход)
PD5 - 1 (выход)
PD6 - 0 (вход)
PD7 - 1 (выход)
Каждый бит регистров DDRx может быть установлен отдельно. Например,
чтобы сконфигурировать отдельно вывод PD2 как выход, нам необходимо в
соответствующий бит регистра DDRD записать 1. Для этого применяют
следующую конструкцию.
DDRD |= 1<<2;
1<<2 - осуществляет сдвиг единички влево на 2 бита, то есть
справа добавляются два нулевых бита и получается 100, а знак "|",
стоящий перед знаком присваивания "=", осуществляет операцию побитного
логического сложения.
При логическом сложении 0+0=0, 0+1=1, 1+1=1. Операцию логического сложения по-другому называют операцией ИЛИ (английское название OR).
Таким образом, к битам, хранящимся в регистре DDRD, прибавляется
двоичное 100, представленное в 8-битном регистре микроконтроллера как
00000100, и результат записывается обратно в регистр DDRD.
Чтобы сконфигурировать отдельно вывод PD2 как вход, нам необходимо в
соответствующий бит регистра DDRD записать 0. Для этого применяют
следующую конструкцию.
DDRD &= ~(1<<2);
В данном случае результат сдвига единицы на две позиции влево
инвертируется с помощью операции побитного инвертирования, обозначаемой
значком "~".
При инверсии мы получаем вместо нулей единички, а вместо единичек - нули. Эта логическая операция иначе называется операцией НЕ (английское название NOT).
Таким образом, при побитном инвертировании 00000100 мы получаем 11111011. (Подробнее о работе с числами в микроконтроллере см. во врезке ниже.)
Получившееся число с помощью операции побитного логического умножения
& умножается на число, хранящееся в регистре DDRD, и результат
записывается в регистр DDRD.
При логическом умножении 0*0=0, 0*1=0, 1*1=1. Операцию логического умножения иначе называют операцией И (английское название AND).
То есть сдвинутая нами влево на две позиции единичка превращается при
инвертировании в ноль и умножается на соответствующий бит, хранящийся в
регистре DDRD. При умножении на ноль мы получаем ноль. Таким образом,
бит PD2 становится равным нулю.
 |
Кроме логических операций И, ИЛИ, НЕ существует также операция
"исключающее ИЛИ" (английское название XOR). Она обозначается значком ^. При исключающем ИЛИ значение бита, к которому "прибавляется" единичка, изменяется на противоположное. Например, 110011 ^ 11010 = 101001. |
| Следует добавить, что работа с числами в 8-битном микроконтроллере
проходит с использованием 8-битных регистров. Перед вычислениями
аргумент помещается в один из специальных регистров, с которыми напрямую
может работать арифметико-логическое устройство (АЛУ). Например, перед
выполнением команды DDRD &= ~(1<<2) аргумент помещается во вспомогательный регистр микроконтроллера. Содержимое такого регистра будет выглядеть как 11111011. После этого осуществляется операция побитного умножения, что дает во втором бите регистра DDRD значение 0. |
https://myrobot.ru/stepbystep/el_simple_robot_handmade.php