AVR 單片機(jī)與GCC 編程----之二

作者：時(shí)間：2016-12-02 來源：網(wǎng)絡(luò)

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第二章存儲(chǔ)器操作

2.1 AVR 單片機(jī)存儲(chǔ)器組織結(jié)構(gòu)

AVR 系列單片機(jī)內(nèi)部有三種類型的被獨(dú)立編址的存儲(chǔ)器，它們分別為：Flash 程序存儲(chǔ)器、內(nèi)部SRAM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和EEPROM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。

Flash 存儲(chǔ)器為1K～128K 字節(jié)，支持并行編程和串行下載,下載壽命通?？蛇_(dá)10,000 次。

由于AVR 指令都為16 位或32 位，程序計(jì)數(shù)器對(duì)它按字進(jìn)行尋址，因此FLASH 存儲(chǔ)器按字組織的，但在程序中訪問FLASH 存儲(chǔ)區(qū)時(shí)專用指令LPM 可分別讀取指定地址的高低字節(jié)。

寄存器堆（R0～R31）、I/O 寄存器和SRAM 被統(tǒng)一編址。所以對(duì)寄存器和I/O 口的操作使用與訪問內(nèi)部SRAM 同樣的指令。

32 個(gè)通用寄存器被編址到最前,I/O 寄存器占用接下來的64 個(gè)地址。從0X0060 開始為內(nèi)部SRAM。外部SRAM 被編址到內(nèi)部SRAM 后。

AVR 單片機(jī)的內(nèi)部有64～4K 的EEPROM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它們被獨(dú)立編址，按字節(jié)組織。擦寫壽命可達(dá)100，000 次。

2.2 I/O 寄存器操作

I/O 專用寄存器（SFR）被編址到與內(nèi)部SRAM 同一個(gè)地址空間，為此對(duì)它的操作和SRAM 變量操作類似。

SFR 定義文件的包含：

#include

io.h 文件在編譯器包含路徑下的avr 目錄下，由于AVR 各器件間存在同名寄存器地址有不同的問題，io.h 文件不直接定義SFR 寄存器宏，它根據(jù)在命令行給出的 –mmcu 選項(xiàng)再包含合適的 ioxxxx.h 文件。

在器件對(duì)應(yīng)的ioxxxx.h 文件中定義了器件SFR 的預(yù)處理宏，在程序中直接對(duì)它賦值或引用的方式讀寫SFR，如：

PORTB=0XFF;

Val=PINB;

從io.h 和其總包含的頭文件sfr_defs.h 可以追溯宏P(guān)ORTB 的原型

在io2313.h 中定義：

#define PORTB _SFR_IO8(0x18)

在sfr_defs.h 中定義：

#define _SFR_IO8(io_addr) _MMIO_BYTE((io_addr) + 0x20)

#define _MMIO_BYTE(mem_addr) (*(volatile uint8_t *)(mem_addr))

這樣PORTB=0XFF; 就等同于 *(volatile unsigned char *)(0x38)=0xff;

0x38 在器件AT90S2313 中PORTB 的地址

對(duì)SFR 的定義宏進(jìn)一步說明了SFR 與SRAM 操作的相同點(diǎn)。

關(guān)鍵字volatile 確保本條指令不會(huì)因C 編譯器的優(yōu)化而被省略。

2.3 SRAM 內(nèi)變量的使用

一個(gè)沒有其它屬性修飾的C 變量定義將被指定到內(nèi)部SRAM，avr-libc 提供一個(gè)整數(shù)類型定義文件inttype.h，其中定義了常用的整數(shù)類型如下表：

定義值長(zhǎng)度（字節(jié)）值范圍

int8_t 1 -128～127

uint8_t 1 0～255

int16_t 2 -32768～32767

uint16_t 2 0～65535

int32_t 4 -2147483648～2147483647

uint32_t 4 0～4294967295

int64_t 8 -9.22*10^18～-9.22*10^18

uint64_t 8 0～1.844*10^19

根據(jù)習(xí)慣，在程序中可使用以上的整數(shù)定義。

定義、初始化和引用

如下示例：

uint8_t val=8; 定義了一個(gè)SRAM 變量并初始化成8

val=10; 改變變量值

const uint8_t val=8; 定義SRAM 區(qū)常量

2.4 在程序中訪問FLASH 程序存儲(chǔ)器

avr-libc 支持頭文件：pgmspace.h

#include < avr/pgmspace.h >

在程序存儲(chǔ)器內(nèi)的數(shù)據(jù)定義使用關(guān)鍵字 __attribute__((__progmem__))。在pgmspace.h

中它被定義成符號(hào) PROGMEM。

1． FLASH 區(qū)整數(shù)常量應(yīng)用

定義格式：

數(shù)據(jù)類型常量名 PROGMEM = 值 ;

如：

char val8 PROGMEM = 1 ;

int val16 PROGMEM = 1 ;

long val32 PROGMEM =1 ;

對(duì)于不同長(zhǎng)度的整數(shù)類型 avr-libc 提供對(duì)應(yīng)的讀取函數(shù)：

pgm_read_byte(prog_void * addr)

pgm_read-word(prg_void *addr)

pgm_read_dword(prg_void* addr)

另外在pgmspace.h 中定義的8 位整數(shù)類型 prog_char prog_uchar 分別指定在FLASH

內(nèi)的8 位有符號(hào)整數(shù)和8 位無符號(hào)整數(shù)。應(yīng)用方式如下：

char ram_val; //ram 內(nèi)的變量

const prog_char flash_val = 1; //flash 內(nèi)常量

ram_val=pgm_read_byte(&flash_val); //讀flash 常量值到RAM 變量

對(duì)于應(yīng)用程序FLASH 常量是不可改變的，因此定義時(shí)加關(guān)鍵字const 是個(gè)好的習(xí)慣。

2. FLASH 區(qū)數(shù)組應(yīng)用：

定義：

const prog_uchar flash_array[] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}; //定義

另外一種形式

const unsigned char flash_array[] RROGMEM = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};

讀取示例：

unsigend char I, ram_val;

for(I=0 ; I<10 ;I ++) // 循環(huán)讀取每一字節(jié)

{

ram_val = pgm_read_byte(flash_array + I);

… … //處理

}

2． FLASH 區(qū)字符串常量的應(yīng)用

全局定義形式：

const char flash_str[] PROGMEM = “Hello, world!”;

函數(shù)內(nèi)定義形式：

const char *flash_str = PSTR(“Hello, world!”);

以下為一個(gè)FLASH 字符串應(yīng)用示例

#include

const char flash_str1[] PROGMEM = “全局定義字符串”;

int main(void)

{

int I;

char *flash_str2=PSTR(“函數(shù)內(nèi)定義字符串”);

while(1)

{

scanf(“%d”,&I);

printf_P(flash_str1);

printf(“”);

printf_P(flash_str2);

printf(“”);

}

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