AVR 單片機與GCC 編程----之二
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2.1 AVR 單片機存儲器組織結構
AVR 系列單片機內部有三種類型的被獨立編址的存儲器，它們分別為：Flash 程序存儲器、內部SRAM 數據存儲器和EEPROM 數據存儲器。
Flash 存儲器為1K～128K 字節，支持并行編程和串行下載,下載壽命通常可達10,000 次。
由于AVR 指令都為16 位或32 位，程序計數器對它按字進行尋址，因此FLASH 存儲器按字組織的，但在程序中訪問FLASH 存儲區時專用指令LPM 可分別讀取指定地址的高低字節。
寄存器堆（R0～R31）、I/O 寄存器和SRAM 被統一編址。所以對寄存器和I/O 口的操作使用與訪問內部SRAM 同樣的指令。
32 個通用寄存器被編址到最前,I/O 寄存器占用接下來的64 個地址。從0X0060 開始為內部SRAM。外部SRAM 被編址到內部SRAM 后。
AVR 單片機的內部有64～4K 的EEPROM 數據存儲器，它們被獨立編址，按字節組織。擦寫壽命可達100，000 次。
2.2 I/O 寄存器操作
I/O 專用寄存器（SFR）被編址到與內部SRAM 同一個地址空間，為此對它的操作和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，它根據在命令行給出的 –mmcu 選項再包含合適的 ioxxxx.h 文件。
在器件對應的ioxxxx.h 文件中定義了器件SFR 的預處理宏，在程序中直接對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PORTB 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SFR 的定義宏進一步說明了SFR 與SRAM 操作的相同點。
關鍵字volatile 確保本條指令不會因C 編譯器的優化而被省略。
2.3 SRAM 內變量的使用
一個沒有其它屬性修飾的C 變量定義將被指定到內部SRAM，avr-libc 提供一個整數類型定義文件inttype.h，其中定義了常用的整數類型如下表：
定義值 長度（字節） 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
根據習慣，在程序中可使用以上的整數定義。
定義、初始化和引用
如下示例：
uint8_t val=8; 定義了一個SRAM 變量并初始化成8
val=10; 改變變量值
const uint8_t val=8; 定義SRAM 區常量
register uint8_t val=10; 定義寄存器變量
2.4 在程序中訪問FLASH 程序存儲器
avr-libc 支持頭文件：pgmspace.h
#include < avr/pgmspace.h >
在程序存儲器內的數據定義使用關鍵字 __attribute__((__progmem__))。在pgmspace.h
中它被定義成符號 PROGMEM。
1． FLASH 區整數常量應用
定義格式：
數據類型 常量名 PROGMEM = 值 ;
如：
char val8 PROGMEM = 1 ;
int val16 PROGMEM = 1 ;
long val32 PROGMEM =1 ;
對于不同長度的整數類型 avr-libc 提供對應的讀取函數：
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 位整數類型 prog_char prog_uchar 分別指定在FLASH
內的8 位有符號整數和8 位無符號整數。應用方式如下：
char ram_val; //ram 內的變量
const prog_char flash_val = 1; //flash 內常量
ram_val=pgm_read_byte(&flash_val); //讀flash 常量值到RAM 變量
對于應用程序FLASH 常量是不可改變的，因此定義時加關鍵字const 是個好的習慣。
2. FLASH 區數組應用：
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 ++) // 循環讀取每一字節
{
ram_val = pgm_read_byte(flash_array + I);
… … //處理
}
2． FLASH 區字符串常量的應用
全局定義形式：
const char flash_str[] PROGMEM = “Hello, world!”;
函數內定義形式：
const char *flash_str = PSTR(“Hello, world!”);
以下為一個FLASH 字符串應用示例
#include
#include
#include
const char flash_str1[] PROGMEM = “全局定義字符串”;
int main(void)
{
int I;
char *flash_str2=PSTR(“函數內定義字符串”);
while(1)
{
scanf(“%d”,&I);
printf_P(flash_str1);
printf(“”);
printf_P(flash_str2);
printf(“”);
}
}
關鍵詞：
AVR單片機GCC編
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