一、常規(guī)方法
AVR單片機的各類教材或編程應用參考資料,對介紹的端口位操作方法不外乎宏定義及整體和某個常量相或、相與來實現(xiàn)某一單個位狀態(tài)的改變。如:
PORT&=-(1《1);等價于:PORTB&=oxfd;作用是PB1清零而其余位不變。與之類似的還有:
PORTBl=(1《4);PB4置位,其余位不變。
PORTB=(k《4);PB4翻轉(zhuǎn),其余位不變。
上述方法,無論是常量值參與還是移位操作,用起來總嫌麻煩,不夠直觀,且具體常量值還需人工推算,易出錯。移位操作生成的目標代碼偏大,在大量運用時,占用系統(tǒng)內(nèi)存或flash空間,執(zhí)行效率低。
以實際運用效果來看,宏定義比較好。也偏好運用宏定義。C編譯器在編譯之前會事先進行宏替換,所以,如果宏定義講究一些技巧,則代碼執(zhí)行效率將得到較大提升,編程時,操作也得心應手。
常規(guī)參考手冊或資料,建議用以下宏定義:
如此宏定義之后,可構(gòu)成一個頭文件,然后加入到新建工程文件中(編譯器用ICC的ICC6.31A),但之前需包含相應單片機的頭文件,如:MCU為AT-MEGA48,則最先包含iom48V.h之后,再包含此自制頭文件,即可在程序中運用:
此法在運用時,依舊用了移位操作,只是為了方便程序操作,只在小規(guī)模程序中運用。
下面,將充分利用C語言自身的強大位運算能力和指針相結(jié)合,構(gòu)建一個ICC6.31A平臺下的位定義頭文件,希望能給大家一些啟示。
首先明確幾個基本概念:位域、地址綁定,和Volatile限定關(guān)鍵字。
在ICC6.31A的安裝目錄中有個in-clude文件夾,里面有大量編譯器開發(fā)人員已為我們開發(fā)好的各類AVR單片機預定頭文件,下面是iom48v.h頭文件。
注:每個端口均有PIN、DDR、PORT三個八位寄存器。
簡要概括如下:
Volatile -詞用來規(guī)定C編譯器不允許對其限定的變量進行優(yōu)化處理。如:
這句宏定義要結(jié)合iom48v.h頭文件來看,在前面有該頭文件關(guān)于各端口寄存器的定義。上述宏語句中,ox25被強制轉(zhuǎn)化為一個指針常量,實際上,上述宏定義的意義為:PORTB被強制定義在地址ox25上,即定義了一個無符號字符型變量PORTB,且被強制綁定在ox25地址上。其他語句依此類推。
有了這個概念之后,再來了解一下C語言中位域的定義。標準c語言中,可以定義一個特殊的結(jié)構(gòu),位域,允許對定義的結(jié)構(gòu)中的單個位進行操作?;緲?gòu)成如下:
下面給出的位域定義等的頭文件,在自定義位操作頭文件中定義了一個位域BYTE_BIT。
自定義avt_bit.h頭文件(節(jié)選,以ATMEGA48為例,定義其B口)
對各端口依同一規(guī)律均進行各位的定義即可。
結(jié)合頭文件的相關(guān)定義,重新對其特定地址進行另外的綁定,結(jié)合位域的概念.進而一步步將各寄存器由一個字節(jié)分成了可操控的8個位。在上述文件中,僅表述了B端口。另外,Atmega48的端口不完全,只有B、C、D口,沒有A口,且D口為8位,C口為6位.B口為7位,若外接晶體,則PB6和PB7不能另作端口運用。所以,端口很不完整,但為了保持位域完整性和一致性,便于理解,將B、C、D三口均作8bit對待。實際操作時,千萬注意不要去操作那些實際不存在的位。當然,若感興趣,大家可改動頭文件相關(guān)定義,來完善它。
為驗證這個頭文件,很快編寫了一個測試程序Beep.e,具體如下:
在電路拓撲中,在ATMEGA48的PBO腳,即(14)腳外接一只三極管(接b極)由三極管去控制一只蜂鳴器。程序很簡單。為了更直觀,在PORTB口其他不用的引腳上均接了發(fā)光二極管,此時,在測試程序中,將端口初始化函數(shù)語句改為:
DDRB=oxff;PORTB=ox00;(或PORTB=oxff;視二極管接法而定),由二極管配合蜂鳴器來觀察PBO位是否能單獨動作。當然,運用此位定義頭文件,可實現(xiàn)單片機任一口的任一位的位操作。
二、擴展運用
基于上述原理,結(jié)合C語言取地址運算符&,不難實現(xiàn)一個通用位定義頭文件,來適合所有AVR單片機,只是代碼較為復雜。大家不妨自己試試。
注意一點:以上頭文件,是參考ICC6.31A編譯器的include文件夾定義的,在使用前,請首先包含系統(tǒng)提供的MCU頭文件,并將自定義頭文件復制到所建工程中,然后,就可運用自如了。
就目前使用情況來看,使用AT-MEGA48/16/128的MCU較多,所以即便是定義3個對應的位操作頭文件,也是可以的。通用型文件往往體積較大,編制麻煩,可讀性差,不適合普通愛好者。