AVR – USART

Minule jsme začali s komunikací po sériové lince. Pokud jste si již pořídili převodník, dnes se dozvíte, jak ho můžete spolu s procesorem ATMEGA16 využít.

Procesor ATMEGA16 obsahuje obvod s „tajemným názvem“ USART, neboli Universal Synchronous and Asynchronous serial Receiver and Transmitter. Jde o obvod schopný obousměrné komunikace, a to jak synchronní, tak i asynchronní, s vysokou možnou přenosovou rychlostí, podporující 5-9 datových bitů, 1-2 stopibity, výběr mezi paritami, obsahuje hardware pro jejich kontrolu, množství přerušení na odchozí byte a možnost multiprocesorové komunikace.

My budeme toto rozhraní čile využívat, a to nejen ke komunikaci s jinými jednočipy, ale především pro komunikaci s PC. Budeme tak schopni vytvořit elektroniku, která bude uživatelem velmi lehce nastavitelná z PC. Pomůže nám k tomu i převodník, který jsme si postavili v minulém díle. Další možností je USB převodník s obvodem FT232R, který si uvedeme v příštím díle.

USART

Jednotku můžeme rozdělit na tři části:

• Generátor hodinových pulzů
• Vysílač
• Přijímač

Generátor hodinových půlzů slouží k synchronizaci vysílací i přijímací části. Používá se pro synchronní sériový režim.

Vysílač. Je-li jednotka USART korektně nastavena, provede se odeslání byte pouhým zapsáním do registru UDR. Po úspěšném odvysílání je nastaven příznak TXC v registru UCSRA.

Přijímač. Je-li jednotka USART korektně nastavena, je po příjmu znaku nastaven příznak RXC v registru UCSRA. Poté je možno přečíst přijatý znak opět z registru UDR. Důležité je, že znak může být čten pouze jednou.

Nastavení sériového kanálu

Pro nastavené sériového přenosu slouží u procesoru ATMEGA16 celkem 4 registry

• UCSRA
• UCSRB
• UCSRC
• UBRR

UCSRA

RXC – příznak přijatého byte
TXC – příznak odvysílaného byte
UDRE – příznak vyprázdněného bufferu
FE – chyba rámce
DOR – nastaví se v případě přeplněného datového bufferu
PE – chyba parity
U2X – zdvojnásobí přenosovou rychlost, zmenší však přesnost
MPCM – nastaví do multiprocesorového komunikačního módu

UCSRB

RXCIE – zápis tohoto bitu povolí přerušení od příjmového kanálu sérové linky
TXCIE – zápis tohoto bitu povolí přerušení od vysílacího kanálu sérové linky
UDRIE – zápis tohoto bitu povolí přerušení při vyprázdnění datového bufferu
RXEN – zápis tohoto bitu povolí příjem
TXEN – zápis tohoto bitu povolí vysílání
UCSZ2 – volí počet datových bitů
RXB8 – ovlivňuje nastavení čtení devátého bitu
TXB8 – ovlivňuje nastavení zápisu devátého bitu

UCSRC

URSEL – povolí zápis do registru UCSRS
UMSEL – (1) synchronní řezim, (0) asynchronní režim
UPM1, UPM0 – nastvují paritu. (00) – bez parity, (01) – nepoužívat, (10) – sudá, (11) – lichá
USBS – počet stop bitů – (0) – jeden
UCSZ1, UCSZ0 – délka znaku
UCPOL – polarita hodin (pouze v synchronním režimu)

UBRR

UBRR je registr určující přenosovou rychlost (baud rate). Hodnota tohoto registru se spočítá následovně: f0 ñ (UBRR + 1), přičemž UBRR je složen ze dvou registrů: UBBRH (vyšší byte) a UBRRL (nižší byte). Jedinou chybou, které byste se mohli dopustit, je, že registr UBRRH je dostupný pouze tehdy, je-li bit URSEL vynulován. Pokud je nastaven, pracujete s registrem UCRSC.

Vysílání

Vysílání dat je u procesoru AVR velice jednoduchou záležitostí. Stačí pouze zapsat odesílaná data do datového registru UBR. Je ale nutné kontrolovat příznak UDRE, abychom nepřepsali neodvysílaný obsah registru. Pro odvysílání je ale nutné mít korektně nastavenou přenosovou rychlost a povolené vysílání bitem TXEN.

;podprogram cteni byte z UARTU, pri nastaveni RXC
;precte znak, jinak vyckava
VYSLANI_DAT:
  SBIS   UCSRA,TXC
  RJMP   VYSLANI_DAT
  OUT    UDR,R16
RET

Příjem

Opět i příjem znaků po sériové lince nemusí nikomu činit potíže. Po nastavení příznaku RXC (příjem kompletní) stačí přečíst registr UDR. Číst se však může jen jednou, protože data jsou vysílána do kruhové fronty.

;podprogram cteni byte z UARTU, pri nastaveni RXC
;precte znak, jinak vyckava
PRIJEM_DAT:
  SBIS   UCSRA,RXC
  RJMP   PRIJEM_DAT
  IN     R16,UDR
RET

Spolu s nastavením může program prijem a opetovne vyslani znaku vypadat takto:

	.NOLIST	
	.INCLUDE "m16def.inc"	
	.LIST	

	.CSEG
	RJMP RESET	;


RESET:
	LDI R16,LOW(RAMEND)
	OUT SPL,R16	;SPL
	LDI R16,HIGH(RAMEND)
	OUT SPH,R16	;SPH

	LDI  R16,LOW(0)
	OUT  UCSRA,R16
	LDI  R16,low(24) // TXEN || RXEN
	OUT  UCSRB,R16
	LDI  R16,low(134) // URSEL + paritni bity
	OUT  UCSRC,R16
	LDI  R16,LOW(0)
	OUT  UBRRH,R16
	LDI  R16,LOW(51)
	OUT  UBRRL,R16

START:

	RCALL _getchar
	CALL _putchar
	RJMP START

_getchar:
    sbis usr,rxc
    rjmp _getchar
    in   r16,udr
    RET
_putchar:
    sbis usr,udre
    rjmp _putchar
    inc  R16
    out  udr,r16
    RET

Po zkompilování a nahrání do procesoru můžete program vyzkoušet v jakémkoliv terminálu.