AVR單片機(jī)（學(xué)習(xí)ing）-ATMEGA16的USART與PC機(jī)串行通信

4）外部時(shí)鐘（這些東西感覺都是扯淡的~~呵呵）

同步從機(jī)操作模式由外部時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)，如Figure 70 所示。
輸入到XCK 引腳的外部時(shí)鐘由同步寄存器進(jìn)行采樣，用以提高穩(wěn)定性。同步寄存器的輸
出通過一個(gè)邊沿檢測器，然后應(yīng)用于發(fā)送器與接收器。這一過程引入了兩個(gè)CPU 時(shí)鐘周
期的延時(shí)，因此外部XCK 的最大時(shí)鐘頻率由以下公式限制：

fsck要注意fosc 由系統(tǒng)時(shí)鐘的穩(wěn)定性決定，為了防止因頻率漂移而丟失數(shù)據(jù)，建議保留足夠的
裕量。

5）同步時(shí)鐘操作

使用同步模式時(shí)(UMSEL = 1)XCK 引腳被用于時(shí)鐘輸入( 從機(jī)模式) 或時(shí)鐘輸出( 主機(jī)模
式)。時(shí)鐘的邊沿、數(shù)據(jù)的采樣與數(shù)據(jù)的變化之間的關(guān)系的基本規(guī)律是：在改變數(shù)據(jù)輸出
端TxD 的XCK 時(shí)鐘的相反邊沿對(duì)數(shù)據(jù)輸入端RxD 進(jìn)行采樣。

4、幀格式

串行數(shù)據(jù)幀由數(shù)據(jù)字加上同步位( 開始位與停止位) 以及用于糾錯(cuò)的奇偶校驗(yàn)位構(gòu)成。

1）數(shù)據(jù)幀格式

• 1 個(gè)起始位
• 5、 6、 7、 8 或9 個(gè)數(shù)據(jù)位
• 無校驗(yàn)位、奇校驗(yàn)或偶校驗(yàn)位
• 1或2 個(gè)停止位
數(shù)據(jù)幀以起始位開始；緊接著是數(shù)據(jù)字的最低位，數(shù)據(jù)字最多可以有9 個(gè)數(shù)據(jù)位，以數(shù)據(jù)
的最高位結(jié)束。如果使能了校驗(yàn)位，校驗(yàn)位將緊接著數(shù)據(jù)位，最后是結(jié)束位。當(dāng)一個(gè)完整
的數(shù)據(jù)幀傳輸后，可以立即傳輸下一個(gè)新的數(shù)據(jù)幀，或使傳輸線處于空閑狀態(tài)。Figure
72 所示為可能的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)組合。括號(hào)中的位是可選的。

數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)由UCSRB 和 UCSRC 寄存器中的UCSZ2:0、 UPM1:0、USBS 設(shè)定。接
收與發(fā)送使用相同的設(shè)置。設(shè)置的任何改變都可能破壞正在進(jìn)行的數(shù)據(jù)傳送與接收。

USART的字長位UCSZ2:0確定了數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)位數(shù)；校驗(yàn)?zāi)Ｊ轿籙PM1:0用于使能與決
定校驗(yàn)的類型； USBS 位設(shè)置幀有一位或兩位結(jié)束位。接收器忽略第二個(gè)停止位，因此
幀錯(cuò)誤(FE) 只在第一個(gè)結(jié)束位為"0” 時(shí)被檢測到。

2）校驗(yàn)位的計(jì)算

校驗(yàn)位的計(jì)算是對(duì)數(shù)據(jù)的各個(gè)位進(jìn)行異或運(yùn)算。如果選擇了奇校驗(yàn)，則異或結(jié)果還需要取
反。校驗(yàn)位與數(shù)據(jù)位的關(guān)系如下：

注意：校驗(yàn)位位于最后一個(gè)數(shù)據(jù)位與第一個(gè)停止位之間。

5、USART的寄存器及設(shè)置

1）USART I/O數(shù)據(jù)寄存器

USART 發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖寄存器和USART 接收數(shù)據(jù)緩沖寄存器共享相同的I/O 地址，稱為
USART 數(shù)據(jù)寄存器或UDR。將數(shù)據(jù)寫入U(xiǎn)DR 時(shí)實(shí)際操作的是發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖器存器
(TXB)，讀UDR 時(shí)實(shí)際返回的是接收數(shù)據(jù)緩沖寄存器(RXB) 的內(nèi)容。
在5、6、7 比特字長模式下，未使用的高位被發(fā)送器忽略，而接收器則將它們?cè)O(shè)置為0。
只有當(dāng)UCSRA寄存器的UDRE標(biāo)志置位后才可以對(duì)發(fā)送緩沖器進(jìn)行寫操作。如果UDRE
沒有置位，那么寫入U(xiǎn)DR 的數(shù)據(jù)會(huì)被USART 發(fā)送器忽略。當(dāng)數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖器后，
若移位寄存器為空，發(fā)送器將把數(shù)據(jù)加載到發(fā)送移位寄存器。然后數(shù)據(jù)串行地從TxD 引
腳輸出。
接收緩沖器包括一個(gè)兩級(jí)FIFO，一旦接收緩沖器被尋址FIFO 就會(huì)改變它的狀態(tài)。因此
不要對(duì)這一存儲(chǔ)單元使用讀- 修改- 寫指令(SBI 和CBI)。使用位查詢指令(SBIC 和SBIS)
時(shí)也要小心，因?yàn)檫@也有可能改變FIFO 的狀態(tài)（這些東西果斷沒有用過）。

2）USART控制和狀態(tài)寄存器A

• Bit 7 – RXC: USART 接收結(jié)束
接收緩沖器中有未讀出的數(shù)據(jù)時(shí)RXC 置位，否則清零。接收器禁止時(shí)，接收緩沖器被刷
新，導(dǎo)致RXC 清零。RXC 標(biāo)志可用來產(chǎn)生接收結(jié)束中斷( 見對(duì)RXCIE 位的描述)。
• Bit 6 – TXC: USART 發(fā)送結(jié)束
發(fā)送移位緩沖器中的數(shù)據(jù)被送出，且當(dāng)發(fā)送緩沖器 (UDR) 為空時(shí)TXC 置位。執(zhí)行發(fā)送結(jié)
束中斷時(shí)TXC 標(biāo)志自動(dòng)清零，也可以通過寫1 進(jìn)行清除操作。TXC 標(biāo)志可用來產(chǎn)生發(fā)送
結(jié)束中斷( 見對(duì)TXCIE 位的描述)。
• Bit 5 – UDRE: USART 數(shù)據(jù)寄存器空
UDRE標(biāo)志指出發(fā)送緩沖器(UDR)是否準(zhǔn)備好接收新數(shù)據(jù)。UDRE為1說明緩沖器為空，已
準(zhǔn)備好進(jìn)行數(shù)據(jù)接收。UDRE標(biāo)志可用來產(chǎn)生數(shù)據(jù)寄存器空中斷(見對(duì)UDRIE位的描述)。
復(fù)位后UDRE 置位，表明發(fā)送器已經(jīng)就緒。
• Bit 4 – FE: 幀錯(cuò)誤
如果接收緩沖器接收到的下一個(gè)字符有幀錯(cuò)誤，即接收緩沖器中的下一個(gè)字符的第一個(gè)
停止位為0，那么FE 置位。這一位一直有效直到接收緩沖器(UDR) 被讀取。當(dāng)接收到的
停止位為1 時(shí)， FE 標(biāo)志為0。對(duì)UCSRA 進(jìn)行寫入時(shí)，這一位要寫0。
• Bit 3 – DOR: 數(shù)據(jù)溢出
數(shù)據(jù)溢出時(shí)DOR 置位。當(dāng)接收緩沖器滿( 包含了兩個(gè)數(shù)據(jù))，接收移位寄存器又有數(shù)據(jù)，
若此時(shí)檢測到一個(gè)新的起始位，數(shù)據(jù)溢出就產(chǎn)生了。這一位一直有效直到接收緩沖器
(UDR) 被讀取。對(duì)UCSRA 進(jìn)行寫入時(shí)，這一位要寫0。
• Bit 2 – PE: 奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤
當(dāng)奇偶校驗(yàn)使能(UPM1 = 1)，且接收緩沖器中所接收到的下一個(gè)字符有奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤時(shí)
UPE 置位。這一位一直有效直到接收緩沖器 (UDR) 被讀取。對(duì)UCSRA 進(jìn)行寫入時(shí)，這一
位要寫0。
• Bit 1 – U2X: 倍速發(fā)送
這一位僅對(duì)異步操作有影響。使用同步操作時(shí)將此位清零。
此位置1 可將波特率分頻因子從16 降到8，從而有效的將異步通信模式的傳輸速率加倍。
• Bit 0 – MPCM: 多處理器通信模式
設(shè)置此位將啟動(dòng)多處理器通信模式。MPCM 置位后， USART 接收器接收到的那些不包
含地址信息的輸入幀都將被忽略。發(fā)送器不受MPCM設(shè)置的影響。