AVR單片機（學習ing）-ATMEGA16的USART與PC機串行通信

4）外部時鐘（這些東西感覺都是扯淡的~~呵呵）

同步從機操作模式由外部時鐘驅動，如Figure 70 所示。
輸入到XCK 引腳的外部時鐘由同步寄存器進行采樣，用以提高穩定性。同步寄存器的輸
出通過一個邊沿檢測器，然后應用于發送器與接收器。這一過程引入了兩個CPU 時鐘周
期的延時，因此外部XCK 的最大時鐘頻率由以下公式限制：

fsck要注意fosc 由系統時鐘的穩定性決定，為了防止因頻率漂移而丟失數據，建議保留足夠的
裕量。

5）同步時鐘操作

使用同步模式時(UMSEL = 1)XCK 引腳被用于時鐘輸入( 從機模式) 或時鐘輸出( 主機模
式)。時鐘的邊沿、數據的采樣與數據的變化之間的關系的基本規律是：在改變數據輸出
端TxD 的XCK 時鐘的相反邊沿對數據輸入端RxD 進行采樣。

4、幀格式

串行數據幀由數據字加上同步位( 開始位與停止位) 以及用于糾錯的奇偶校驗位構成。

1）數據幀格式

• 1 個起始位
• 5、 6、 7、 8 或9 個數據位
• 無校驗位、奇校驗或偶校驗位
• 1或2 個停止位
數據幀以起始位開始；緊接著是數據字的最低位，數據字最多可以有9 個數據位，以數據
的最高位結束。如果使能了校驗位，校驗位將緊接著數據位，最后是結束位。當一個完整
的數據幀傳輸后，可以立即傳輸下一個新的數據幀，或使傳輸線處于空閑狀態。Figure
72 所示為可能的數據幀結構組合。括號中的位是可選的。

數據幀的結構由UCSRB 和 UCSRC 寄存器中的UCSZ2:0、 UPM1:0、USBS 設定。接
收與發送使用相同的設置。設置的任何改變都可能破壞正在進行的數據傳送與接收。

USART的字長位UCSZ2:0確定了數據幀的數據位數；校驗模式位UPM1:0用于使能與決
定校驗的類型； USBS 位設置幀有一位或兩位結束位。接收器忽略第二個停止位，因此
幀錯誤(FE) 只在第一個結束位為"0” 時被檢測到。

2）校驗位的計算

校驗位的計算是對數據的各個位進行異或運算。如果選擇了奇校驗，則異或結果還需要取
反。校驗位與數據位的關系如下：

注意：校驗位位于最后一個數據位與第一個停止位之間。

5、USART的寄存器及設置

1）USART I/O數據寄存器

USART 發送數據緩沖寄存器和USART 接收數據緩沖寄存器共享相同的I/O 地址，稱為
USART 數據寄存器或UDR。將數據寫入UDR 時實際操作的是發送數據緩沖器存器
(TXB)，讀UDR 時實際返回的是接收數據緩沖寄存器(RXB) 的內容。
在5、6、7 比特字長模式下，未使用的高位被發送器忽略，而接收器則將它們設置為0。
只有當UCSRA寄存器的UDRE標志置位后才可以對發送緩沖器進行寫操作。如果UDRE
沒有置位，那么寫入UDR 的數據會被USART 發送器忽略。當數據寫入發送緩沖器后，
若移位寄存器為空，發送器將把數據加載到發送移位寄存器。然后數據串行地從TxD 引
腳輸出。
接收緩沖器包括一個兩級FIFO，一旦接收緩沖器被尋址FIFO 就會改變它的狀態。因此
不要對這一存儲單元使用讀- 修改- 寫指令(SBI 和CBI)。使用位查詢指令(SBIC 和SBIS)
時也要小心，因為這也有可能改變FIFO 的狀態（這些東西果斷沒有用過）。

2）USART控制和狀態寄存器A

• Bit 7 – RXC: USART 接收結束
接收緩沖器中有未讀出的數據時RXC 置位，否則清零。接收器禁止時，接收緩沖器被刷
新，導致RXC 清零。RXC 標志可用來產生接收結束中斷( 見對RXCIE 位的描述)。
• Bit 6 – TXC: USART 發送結束
發送移位緩沖器中的數據被送出，且當發送緩沖器 (UDR) 為空時TXC 置位。執行發送結
束中斷時TXC 標志自動清零，也可以通過寫1 進行清除操作。TXC 標志可用來產生發送
結束中斷( 見對TXCIE 位的描述)。
• Bit 5 – UDRE: USART 數據寄存器空
UDRE標志指出發送緩沖器(UDR)是否準備好接收新數據。UDRE為1說明緩沖器為空，已
準備好進行數據接收。UDRE標志可用來產生數據寄存器空中斷(見對UDRIE位的描述)。
復位后UDRE 置位，表明發送器已經就緒。
• Bit 4 – FE: 幀錯誤
如果接收緩沖器接收到的下一個字符有幀錯誤，即接收緩沖器中的下一個字符的第一個
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。當接收到的
停止位為1 時， FE 標志為0。對UCSRA 進行寫入時，這一位要寫0。
• Bit 3 – DOR: 數據溢出
數據溢出時DOR 置位。當接收緩沖器滿( 包含了兩個數據)，接收移位寄存器又有數據，
若此時檢測到一個新的起始位，數據溢出就產生了。這一位一直有效直到接收緩沖器
(UDR) 被讀取。對UCSRA 進行寫入時，這一位要寫0。
• Bit 2 – PE: 奇偶校驗錯誤
當奇偶校驗使能(UPM1 = 1)，且接收緩沖器中所接收到的下一個字符有奇偶校驗錯誤時
UPE 置位。這一位一直有效直到接收緩沖器 (UDR) 被讀取。對UCSRA 進行寫入時，這一
位要寫0。
• Bit 1 – U2X: 倍速發送
這一位僅對異步操作有影響。使用同步操作時將此位清零。
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
設置此位將啟動多處理器通信模式。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。發送器不受MPCM設置的影響。