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

4）外部時(shí)鐘（這些東西感覺(jué)都是扯淡的~~呵呵）

同步從機操作模式由外部時(shí)鐘驅動(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，用以提高穩定性。同步寄存器的輸
出通過(guò)一個(gè)邊沿檢測器，然后應用于發(fā)送器與接收器。這一過(guò)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 由系統時(shí)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(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( 從機模式) 或時(shí)鐘輸出( 主機模
式)。時(shí)鐘的邊沿、數據的采樣與數據的變化之間的關(guān)系的基本規律是：在改變數據輸出
端TxD 的XCK 時(shí)鐘的相反邊沿對數據輸入端RxD 進(jìn)行采樣。

4、幀格式

串行數據幀由數據字加上同步位( 開(kāi)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(gè)起始位
• 5、 6、 7、 8 或9 個(gè)數據位
• 無(wú)校驗位、奇校驗或偶校驗位
• 1或2 個(gè)停止位
數據幀以起始位開(kāi)始；緊接著(zhù)是數據字的最低位，數據字最多可以有9 個(gè)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(zhù)數據位，最后是結束位。當一個(gè)完整
的數據幀傳輸后，可以立即傳輸下一個(gè)新的數據幀，或使傳輸線(xiàn)處于空閑狀態(tài)。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(fā)送使用相同的設置。設置的任何改變都可能破壞正在進(jìn)行的數據傳送與接收。

USART的字長(cháng)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(lèi)型； USBS 位設置幀有一位或兩位結束位。接收器忽略第二個(gè)停止位，因此
幀錯誤(FE) 只在第一個(gè)結束位為"0” 時(shí)被檢測到。

2）校驗位的計算

校驗位的計算是對數據的各個(gè)位進(jìn)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(guān)系如下：

注意：校驗位位于最后一個(gè)數據位與第一個(gè)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(fā)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(chēng)為
USART 數據寄存器或UDR。將數據寫(xiě)入UDR 時(shí)實(shí)際操作的是發(fā)送數據緩沖器存器
(TXB)，讀UDR 時(shí)實(shí)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(cháng)模式下，未使用的高位被發(fā)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(fā)送緩沖器進(jìn)行寫(xiě)操作。如果UDRE
沒(méi)有置位，那么寫(xiě)入UDR 的數據會(huì )被USART 發(fā)送器忽略。當數據寫(xiě)入發(fā)送緩沖器后，
若移位寄存器為空，發(fā)送器將把數據加載到發(fā)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(gè)兩級FIFO，一旦接收緩沖器被尋址FIFO 就會(huì )改變它的狀態(tài)。因此
不要對這一存儲單元使用讀- 修改- 寫(xiě)指令(SBI 和CBI)。使用位查詢(xún)指令(SBIC 和SBIS)
時(shí)也要小心，因為這也有可能改變FIFO 的狀態(tài)（這些東西果斷沒(méi)有用過(guò)）。

2）USART控制和狀態(tài)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(shí)RXC 置位，否則清零。接收器禁止時(shí)，接收緩沖器被刷
新，導致RXC 清零。RXC 標志可用來(lái)產(chǎn)生接收結束中斷( 見(jiàn)對RXCIE 位的描述)。
• Bit 6 – TXC: USART 發(fā)送結束
發(fā)送移位緩沖器中的數據被送出，且當發(fā)送緩沖器 (UDR) 為空時(shí)TXC 置位。執行發(fā)送結
束中斷時(shí)TXC 標志自動(dòng)清零，也可以通過(guò)寫(xiě)1 進(jìn)行清除操作。TXC 標志可用來(lái)產(chǎn)生發(fā)送
結束中斷( 見(jiàn)對TXCIE 位的描述)。
• Bit 5 – UDRE: USART 數據寄存器空
UDRE標志指出發(fā)送緩沖器(UDR)是否準備好接收新數據。UDRE為1說(shuō)明緩沖器為空，已
準備好進(jìn)行數據接收。UDRE標志可用來(lái)產(chǎn)生數據寄存器空中斷(見(jiàn)對UDRIE位的描述)。
復位后UDRE 置位，表明發(fā)送器已經(jīng)就緒。
• Bit 4 – FE: 幀錯誤
如果接收緩沖器接收到的下一個(gè)字符有幀錯誤，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。當接收到的
停止位為1 時(shí)， FE 標志為0。對UCSRA 進(jìn)行寫(xiě)入時(shí)，這一位要寫(xiě)0。
• Bit 3 – DOR: 數據溢出
數據溢出時(shí)DOR 置位。當接收緩沖器滿(mǎn)( 包含了兩個(gè)數據)，接收移位寄存器又有數據，
若此時(shí)檢測到一個(gè)新的起始位，數據溢出就產(chǎn)生了。這一位一直有效直到接收緩沖器
(UDR) 被讀取。對UCSRA 進(jìn)行寫(xiě)入時(shí)，這一位要寫(xiě)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(gè)字符有奇偶校驗錯誤時(shí)
UPE 置位。這一位一直有效直到接收緩沖器 (UDR) 被讀取。對UCSRA 進(jìn)行寫(xiě)入時(shí)，這一
位要寫(xiě)0。
• Bit 1 – U2X: 倍速發(fā)送
這一位僅對異步操作有影響。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設置的影響。