На этом уроке мы с Вами разберём вариант аппаратной реализации протокола обмена на основе модуля универсального асинхронного приёмопередатчика УАПП (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter, UART) микроконтроллера AVR.

В те далёкие, давние времена, когда начинали появляться первые микроконтроллеры аппаратные модули интерфейсов обмена отсутствовали. Все интерфейсы связи организовывались программно (на подобие того, чем мы занимались на предыдущих уроках). В наши дни, когда практически каждый микроконтроллер буквально напичкан аппаратными модулями UART, IC, SPI, CAN и т.п, программную реализацию практически не используют.

Аппаратная реализация интерфейса позволяет освободить машинное время за счёт автономности модулей и использования прерываний. На сегодняшний день почти каждый микроконтроллер имеет на борту универсальный последовательный интерфейс UART. AVR поддерживает этот протокол полностью.

!! В связи с фиксированным расположением выводов модуля UART клавиши управления пришлось перенести. Обратите на это внимание.

Перед использованием настроим UART. Нам нужно задать скорость обмена и формат передаваемых данных.

Для того, чтобы установить скорость обмена необходимо записать в регистр генератора скорости UBRR связи константу вычисленную по формуле приведённой в документации. Однако есть более простой путь – выбрать константу из таблицы стандартных скоростей.

Я выбираю скорость 9600 бит/сек…

 UBRRH = 0; UBRRL = 103; //Скорость 9600 бод

По поводу формата передаваемых данных…

В начале передаётся один стартовый бит. Затем передается байт данных. В завершении передаётся стоповый бит, говорящий о том, что передача этого байта завершена.

В конце байта данных, перед стоповым битом, может находится бит четности.

Также, для надежности, может использоваться два стоповых бита.

Я собираюсь использовать самый популярный формат: 8 бит, один стартовый и один стоповый бит, без бита четности…

 UCSRC = (0 << UMSEL)| // Bit 6 – USART Mode Select         (0 << UPM0)| // Bit 5 – Parity Mode         (0 << UPM1)| // Bit 4 – Parity Mode       (0 << USBS)| // Bit 3 – Stop Bit Select         (1 << UCSZ1)| // Bit 2 – Character Size         (1 << UCSZ0)| // Bit 1 – Character Size         (0 << UCPOL); // Bit 0 – Clock Polarity

Включаем передатчик…

 UCSRB = (0 << RXCIE)| // Bit 7 – RX Complete Interrupt Enable    (0 << TXCIE)| // Bit 6 – TX Complete Interrupt Enable    (0 << UDRIE)| // Bit 5 – USART Data Register Empty Interrupt Enable    (0 << RXEN)| // Bit 4 – Receiver Enable    (1 << TXEN)| // Bit 3 – Transmitter Enable    (0 << UCSZ2); // Bit 2 – Character Size

Для того, чтобы начать передачу необходимо загрузить байт данных в регистр ввода/вывода данных UDR. Передача данных происходит автономно и не занимает машинного времени.

 UDR = <байт данных>;

Ну и конечно же, прежде чем отправлять следующий байт необходимо дождаться окончания передачи предыдущего. Для этого используем флаг освобождения регистра данных UDRE…

 while(!(UCSRA & (1 << UDRE)));

Для передачи данных я использую две функции: передача байта…

 USART_TransmitByte(unsigned char txData) {     UDR = txData;    while(!(UCSRA & (1 << UDRE))); }

…и передача строки…

 USART_TransmitString(unsigned char txData[]) {     for (int i=0; i < strlen(txData);) {     USART_TransmitByte(txData[i]);    i++;    } } 

Ну а далее… опрашиваем ручку газа, клавиши пульта управления и передаём…

    //Передача стартовых байт    USART_TransmitString(START_SEQUENCE);      //Передача байта мощности    USART_TransmitByte(ADCH);     //Передача байта commandBuffer    USART_TransmitByte(commandBuffer);     //Передача стоповых байт    USART_TransmitString(STOP_SEQUENCE); 

Несколько слов в завершении. В следующем видео мы напишем программу приёмника на основе аппаратного модуля UART, МК AVR.

ПРОЕКТ С ИСХОДНЫМ КОДОМ И СИМУЛЯЦИЯ В PROTEUS во вложении.