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AVR应用笔记 AVR单片机笑傲江湖 AVR USART(UART)发送中断程序 使用缓冲器

AVR USART(UART)发送中断程序 使用缓冲器

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系统功能

  使用USART发送数据,需要一定时间,若是用传统方法,等发送完再处理其它任务(如语句 while(!(UCSRA&0x40));),那么,将大大降低了高速的AVR的执行效率!AVR会等到“花都谢了~”
  那么怎样处理才可以解决低速串口与高速AVR之间的矛盾呢?可以采用开辟发送缓冲区的做法:
  当AVR需要发送数据时,如果USART口不空闲或者发送缓冲区还有待发送的数据,就将数据放入发送缓冲器中(如果缓冲器未满),AVR不必等待,可以转去执行其它任务。而后,等USART的硬件发送完一个数据后产生中断,由中断服务程序负责将发送缓冲器中数据依次送出。
  发送缓冲器数据结构的设计:循环队列,由读、写2个指针及一个队列计数器控制,用于判断当前写入数据、读出数据在队列中的位置,并判断队列是否为空,是否已满。
  程序设计时需注意,为了防止处理冲突,在对数据缓冲器的读、写过程中,要将中断关闭,避免错误产生,从而提高程序的可靠性。


硬件设计


AVR主控电路原理图(点击图片放大,不需要放大镜!

LED控制电路原理图(点击图片放大,不需要放大镜!



软件设计

下面部分从TXT拷出,拷到网页,代码部分缺省了很多空格,比较凌乱,请谅解!

//目标系统: 基于AVR单片机
//应用软件: ICC AVR

/*01010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101
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实验内容:
使用USART的发送中断功能,并使用缓冲解决高速AVR与低速串口之间的矛盾
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硬件连接: 
将PB口的LED指示灯使能开关切换到"ON"状态。
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注意事项:
(1)若有加载库程序,请将光盘根目录下的“库程序”下的“ICC_H”文件夹拷到D盘
(2)请详细阅读:光盘根目录下的“产品资料\开发板实验板\SMK系列\SMK1632\说明资料”
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10101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010*/

#include <iom16v.h>
#include "D:\ICC_H\CmmICC.H"

#define DISP_PORT PORTB
#define DISP_DDR  DDRB

#define TX_BUFFER_SIZE 255
#define UDR_EMPTY (1<<UDRE)

uint8 tx_buffer[TX_BUFFER_SIZE],tx_wr_index=0,tx_rd_index=0,tx_counter=0;

/*--------------------------------------------------------------------
程序名称:UART初始化程序
程序功能:初始化UART为:8位,9.6K,接收中断
注意事项:基于7.3728M晶振
提示说明:晶振不要买到假的,要不然,调不出来还以为电脑有鬼!
输    入:
返    回:
--------------------------------------------------------------------*/
void uart0_init(void)
{
    UCSRB = 0x00;   //disable while setting baud rate
    UCSRA = 0x00;   //U2X = 0,不加倍数率
    UCSRC = 0x86;   //8位
    UBRRL = 47;     //set baud rate lo,波特率为9.6K
    UBRRH = 0x00;   //set baud rate hi
    UCSRB = 0x58;   //发送中断允许,接收缓冲自动清空,接收允许
}
/*--------------------------------------------------------------------
程序名称:UART发送中断服务程序
程序功能:
注意事项:
提示说明:
输    入:
返    回:
--------------------------------------------------------------------*/
#pragma interrupt_handler uart0_tx_isr:14
void uart0_tx_isr(void)
{
    if (tx_counter) //如果缓冲区有数据则进入发送程序
    {
        tx_counter--;
        UDR=tx_buffer[tx_rd_index];
        if (++tx_rd_index == TX_BUFFER_SIZE) //如果缓冲区读指针满
            tx_rd_index=0;    //读指针置0
    }
}
/*--------------------------------------------------------------------
程序名称:
程序功能:UART发送程序
注意事项:
提示说明:
输    入:
返    回:
--------------------------------------------------------------------*/
void uart0_putchar(uint8 c)
{
    while (tx_counter == TX_BUFFER_SIZE); //如果缓冲区满则等待
    CLI();
    if (tx_counter || ((UCSRA & UDR_EMPTY)==0))  //如果缓冲区有数据或者UDR不空闲
    {
        tx_buffer[tx_wr_index]=c;   //将数据写入缓冲
        if (++tx_wr_index == TX_BUFFER_SIZE)  //如果已经写满
            tx_wr_index=0;    //写指针置0
        tx_counter++;
    }
    else     //如果缓冲区没有数据且UDR空闲
        UDR=c;      //没什么事就发了吧
    SEI();
}
/*--------------------------------------------------------------------
程序名称:
程序功能:
注意事项:
提示说明:
输    入:
返    回:
--------------------------------------------------------------------*/
void mcu_init(void)
{
    CLI();
    uart0_init();
    MCUCR = 0x00;
    GICR  = 0x00;
    TIMSK = 0x00;   //timer interrupt sources
    SEI();          //re-enable interrupts
}
/*--------------------------------------------------------------------
程序名称:
程序功能:
注意事项:没什么好说的。。。
提示说明:
输    入:
返    回:
--------------------------------------------------------------------*/
void main()
{
    uint8 sendChar=0;

    mcu_init();
    DISP_DDR=0xFF;

    while(1)
    {
        uart0_putchar(sendChar); //发送数据,数据为变量sendChar
        delay50us(20);
        DISP_PORT=tx_counter;  //显示发送区数据量
    }
}


系统调试

(1)缓冲区数据量tx_counter的值取决于AVR的发送频率及UART的波特率。假定UART的波特率一定,若是AVR的发送频率过高,低速的UART的发送速度将跟不上,导致缓冲区数据量tx_counter不断增加。用LED指示tx_counter,将可以观察到向上加的现象。

(2)改变UART初始化语句:UBRRL = 47; 将“47”改为“40”、“60”、“80”,从而改变UART的波特率。可以看到波特率越高,数据量tx_counter向上加的速度越低;当波特率高到一定程度,发送时间将小于延时时间,UART空闲,程序不将待发送的数据放入缓冲,即缓冲区没有数据,数据量tx_counter一直为“0”;波特率越低,数据量tx_ounter向上加的速度越高。用LED指示tx_counter的数据量,观察现象。


 相关AVR资料说明

可作为如下AVR的参考资料: ATtiny13 ATtiny24 ATtiny44 ATtiny84 ATtiny2313 ATtiny26 ATmega48 ATmega88 ATmega168 ATmega8 ATmega16 ATmega32 ATmega64 ATmega128 ATmega162 ATmega169 ATmega169P ATmega8515 ATmega8535

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AVR USART(UART)发送中断程序 使用缓冲器

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