AVR，51單片機IO結構

AVR IO具備多種IO模式:

1 高阻態 ，多用于高阻模擬信號輸入，例如ADC數模轉換器輸入,模擬比較器輸入

2 弱上拉狀態(Rup=20K~50K)，輸入用。為低電平信號輸入作了優化，省去外部上拉電阻，例如按鍵輸入，低電平中斷觸發信號輸入

3 推挽強輸出狀態，驅動能力特強(>20mA),可直接推動LED，而且高低驅動能力對稱.

使用注意事項：

寫用PORTx,讀取用PINx

實驗時，盡量不要把管腳直接接到GND/VCC,當設定不當，IO口將會輸出/灌入 80mA(Vcc=5V)的大電流,導致器件損壞。

作輸入時：

1通常要使能內部上拉電阻，懸空(高阻態)將會很容易受干擾。(表面看好像是51的抗干擾能力強，是因為51永遠有內部電阻上拉，)

2盡量不要讓輸入懸空或模擬輸入電平接近VCC/2，將會消耗太多的電流，特別是低功耗應用場合------CMOS電路的特點

3讀取軟件賦予的引腳電平時需要在賦值指令out 和讀取指令in 之間有一個時鐘周期的間隔，如nop 指令。

4功能模塊(中斷，定時器)的輸入可以是低電平觸發，也可以是上升沿觸發或下降沿觸發。

5用于高阻模擬信號輸入，切記不要使能內部上拉電阻，影響精確度。例如ADC數模轉換器輸入,模擬比較器輸入

作輸出時：

采用必要的限流措施，例如驅動LED要串入限流電阻

復位時:

復位時內部上拉電阻將被禁用。如果應用中(例如電機控制)需要嚴格的電平控制，請使用外接電阻固定電平

休眠時:

作輸出的，依然維持狀態不變

作輸入的，一般無效，但如果使能了第二功能(中斷使能)，其輸入功能有效。例如 外部中斷的喚醒功能。

AVR的C語言IO操作:

AVR的C語言基于ANSI C，沒有像51那樣擴展了位操作(布爾操作)，雖然匯編指令里面有SBI/CBI/SBIC/SBIS指令

所以需要采用 位邏輯運算 來實現，這是必須要掌握的。

IO口和功能寄存器的操作方法一樣,但對于部分功能寄存器的讀寫有特殊要求，請參看手冊。

不必考慮代碼效率的問題，如果可能，GCCAVR會自動優化為SBI/CBI/SBIC/SBIS指令,跟匯編的效率是一樣的。

例如 iom16.h 里面定義了 #define PA7 7

(這標準頭文件定義了MCU的所有官方定義(包括寄存器，位，中斷入口等)，但管腳的第二功能沒有定義)

想PA7為1 PORTA|=(1

想PA7為0 PORTA=~(1

想PA7取反 PORTA^=(1

想檢測PA7是否為1 if (PINA(1

想檢測PA7是否為0 if !(PINA(1

* 為左移運算符，不懂的就要好好復習C語言基礎了。

注意IO操作的順序:

//上電默認DDRx=0x00,PORTx=0x00 輸入，無上拉電阻

假設PA口驅動LED的負極，低電平燈亮

初始化方法1:

PORTA=0xFF; //內部上拉，高電平

DDRA=0xFF; //輸出高電平---------燈一直是滅的

初始化方法2:

DDRA=0xFF; //輸出低電平--------燈被錯誤點亮了

PORTA=0xFF; //輸出高電平--------馬上被熄滅了，時間很短(1個指令不到uS時間)，燈閃了一下，眼睛無法察覺

但要是這個IO口是控制炸藥包的點火信號呢?工控場合要考慮可靠性的問題

模擬OC結構的IIC總線的技巧:

雖然AVR大多帶有硬件IIC接口，但也有需要使用軟件模擬IIC的情況

可以通過使用外部上拉電阻+控制DDRx的方法來實現OC結構的IIC總線。

IIC的速度跟上拉電阻有關，內部的上拉電阻阻值較大(Rup=20K~50K)，只能用于低速的場合

#define SDA 0 //PC0

#define SCL 1 //PC1

(程序初始化設定 SDA和SCL都是 PORT=0,DDR=0)

#define SDA_0() DDRA|=(1

#define SDA_1() DDRA=~(1

#define SCL_0() DDRA|=(1

#define SCL_1() DDRA=~(1

使用上面的SDA_0()/SDA_1()/SCL_0()/SCL_1()宏即可，直觀，而且效率跟匯編是一樣的。