Atmega8單片機(jī)的串口具支持多種數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)、有三個完全獨(dú)立的中斷（接收完成、發(fā)送完成、發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器空）等特點(diǎn)，同時也支持多機(jī)通訊模式。本實驗就以Atmega8為例來介紹AVR單片機(jī)串口的編程。
1.串口接收器和發(fā)送器的使能設(shè)置：首先我們要根據(jù)需要，使能M8串口的接收器或者發(fā)射器，這樣I/O口（PD1:TXD,PD2:RXD）才能為USART工作。
2.串口中斷工作方式的設(shè)置：如果需要串口工作于中斷方式，則要根據(jù)需要設(shè)置USART的中斷設(shè)置，如果工作于查詢方式，那么中斷設(shè)置就沒有必要了。本實驗中串口設(shè)置為響應(yīng)接收完成中斷，即接收器接收到一個完整的數(shù)據(jù)幀后，將觸發(fā)一次接收完成中斷。
3.波特率設(shè)置：也就是設(shè)置串口的數(shù)據(jù)傳輸速率，兩個串口之間要正常通訊就必須要保證波特率相同。本實驗設(shè)置的波特率為9600，系統(tǒng)使用內(nèi)置8MHZ時鐘源，可以直接查表（《Atmega8原理及應(yīng)用手冊》129頁）得到UBRR＝51。
4.數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)設(shè)置：本實驗設(shè)置為8位數(shù)據(jù)位＋1位停止位。
如果你對AVR單片機(jī)串口的設(shè)置還不是太熟悉的話，也可以使用ICC編譯器中的應(yīng)用向?qū)е苯由纱诘南嚓P(guān)代碼。操作方法如下：
1.在ICC中新建一個文件；
2.點(diǎn)擊Tools菜單中的Application Builder子菜單，將彈出以下界面，然后根據(jù)需要選擇CPU為M8，晶振頻率為8MHZ。
3.點(diǎn)擊上面界面中的UART菜單，出現(xiàn)下面界面。然后按下圖選項選擇使能接收和發(fā)送、波特率9600、數(shù)據(jù)位8位、接收完成中斷。
4.點(diǎn)擊OK后，在剛才新建的文件中即生成了完整代碼，其中串口初始化的代碼如下：
//UART0 initialize
// desired baud rate: 9600
// actual: baud rate:9615 (0.2%)
// char size: 8 bit
// parity: Disabled
void uart0_init(void)
{
UCSRB = 0x00; //disable while setting baud rate
UCSRA = 0x00;
UCSRC = BIT(URSEL) | 0x06;
UBRRL = 0x33; //set baud rate lo
UBRRH = 0x00; //set baud rate hi
UCSRB = 0x98;
}
大家看看使用ICC自動生成的代碼和我們自己編寫的代碼中UCSRC、UBRR、UCSRB是不是一樣的呢？
通訊協(xié)議及命令(2004-10-29)
為了保證單片機(jī)和PC機(jī)的正�？煽康耐ㄓ�，避免系統(tǒng)出現(xiàn)誤動作，我們需要制訂一個簡單的通訊協(xié)議，同時還要定義能夠讓PC和單片機(jī)理解的命令。這里我們簡單定義如下：
1.PC機(jī)發(fā)送的繼電器控制指令采用4個字符組成的字符串格式“s”+S1S0+“p”，如“s00p”。
其中s和p字符用于數(shù)據(jù)的簡單校驗，也就是說當(dāng)單片機(jī)收到的串口數(shù)據(jù)中如果第一位是“s”第四位是“p”，則單片機(jī)接收到的命令有效，否則指令無效。
S1是單片機(jī)地址識別，如果單片機(jī)接收到的S1字符等于自己的地址碼，則單片機(jī)執(zhí)行命令，否則無效。通過這個字符我們就可以通過一個PC機(jī)串口和多個單片機(jī)進(jìn)行通訊，這種通訊方式的設(shè)置我們會在后面闡述。S0對應(yīng)繼電器編碼，指定相應(yīng)繼電器的吸合或者釋放，如果S0＝“a”,則該板的所有繼電器全部吸合，如果是“b”則全部釋放。
2.單片機(jī)返回給PC機(jī)的指令也同樣采用4個字符串格式S2S1S0+“t”，如“000t”。
其中“t”為校驗碼。S2為單片機(jī)地址碼，S1、S0對應(yīng)繼電器編碼。返回指令用于PC機(jī)判斷單片機(jī)是否執(zhí)行了發(fā)出的指令。S1S0的二進(jìn)制數(shù)據(jù)中，每一位對應(yīng)一個繼電器的狀態(tài)，如果為1表示繼電器吸合，為0表示繼電器釋放。
3.通訊檢測。當(dāng)后臺程序啟動后，PC機(jī)先發(fā)送“s00t”命令，如果PC機(jī)在6秒以內(nèi)能夠收到單片機(jī)返回的繼電器狀態(tài)（該狀態(tài)是讀取控制繼電器的I/O口的電平獲得的），則PC機(jī)判斷通訊正常，可以正常使用，否則PC機(jī)提示串口通訊不正常。
此后，PC機(jī)還會每隔5秒鐘自動請求一次繼電器狀態(tài)，并且按鍵對繼電器進(jìn)行操作以后，控制板也會主動向PC機(jī)發(fā)送狀態(tài)字。
4.軟件升級指令。當(dāng)需要升級單片機(jī)軟件時，PC機(jī)發(fā)送該指令讓單片機(jī)進(jìn)入BOOT load程序區(qū)，準(zhǔn)備更新軟件版本。該指令格式為“su”+S0+“p”，S0為單片機(jī)地址碼。
當(dāng)單片機(jī)進(jìn)入BOOT區(qū)后，向PC機(jī)發(fā)送S0+“upd”指令，S0為單片機(jī)地址碼，通知PC機(jī)軟件升級已經(jīng)準(zhǔn)備好。然后PC機(jī)關(guān)閉串口，提示您打開ISP下載軟件進(jìn)行升級。
5.單片機(jī)復(fù)位指令。當(dāng)單片機(jī)在線升級完成以后，PC機(jī)可以通過發(fā)送復(fù)位指令讓單片機(jī)復(fù)位重新進(jìn)入應(yīng)用程序區(qū)。
Atmega8的IAP應(yīng)用我們將在后面進(jìn)行闡述。
后臺PC程序及使用介紹
后臺程序使用VB6.0編寫，其中利用VB的MSComm控件完成PC和單片機(jī)的通訊。界面如下：
4.點(diǎn)擊OK后，在剛才新建的文件中即生成了完整代碼，其中串口初始化的代碼如下：
//UART0 initialize
// desired baud rate: 9600
// actual: baud rate:9615 (0.2%)
// char size: 8 bit
// parity: Disabled
void uart0_init(void)
{
UCSRB = 0x00; //disable while setting baud rate
UCSRA = 0x00;
UCSRC = BIT(URSEL) | 0x06;
UBRRL = 0x33; //set baud rate lo
UBRRH = 0x00; //set baud rate hi
UCSRB = 0x98;
}
大家看看使用ICC自動生成的代碼和我們自己編寫的代碼中UCSRC、UBRR、UCSRB是不是一樣的呢？
通訊協(xié)議及命令(2004-10-29)
為了保證單片機(jī)和PC機(jī)的正�？煽康耐ㄓ�，避免系統(tǒng)出現(xiàn)誤動作，我們需要制訂一個簡單的通訊協(xié)議，同時還要定義能夠讓PC和單片機(jī)理解的命令。這里我們簡單定義如下：
1.PC機(jī)發(fā)送的繼電器控制指令采用4個字符組成的字符串格式“s”+S1S0+“p”，如“s00p”。
其中s和p字符用于數(shù)據(jù)的簡單校驗，也就是說當(dāng)單片機(jī)收到的串口數(shù)據(jù)中如果第一位是“s”第四位是“p”，則單片機(jī)接收到的命令有效，否則指令無效。
S1是單片機(jī)地址識別，如果單片機(jī)接收到的S1字符等于自己的地址碼，則單片機(jī)執(zhí)行命令，否則無效。通過這個字符我們就可以通過一個PC機(jī)串口和多個單片機(jī)進(jìn)行通訊，這種通訊方式的設(shè)置我們會在后面闡述。S0對應(yīng)繼電器編碼，指定相應(yīng)繼電器的吸合或者釋放，如果S0＝“a”,則該板的所有繼電器全部吸合，如果是“b”則全部釋放。
2.單片機(jī)返回給PC機(jī)的指令也同樣采用4個字符串格式S2S1S0+“t”，如“000t”。
其中“t”為校驗碼。S2為單片機(jī)地址碼，S1、S0對應(yīng)繼電器編碼。返回指令用于PC機(jī)判斷單片機(jī)是否執(zhí)行了發(fā)出的指令。S1S0的二進(jìn)制數(shù)據(jù)中，每一位對應(yīng)一個繼電器的狀態(tài)，如果為1表示繼電器吸合，為0表示繼電器釋放。
3.通訊檢測。當(dāng)后臺程序啟動后，PC機(jī)先發(fā)送“s00t”命令，如果PC機(jī)在6秒以內(nèi)能夠收到單片機(jī)返回的繼電器狀態(tài)（該狀態(tài)是讀取控制繼電器的I/O口的電平獲得的），則PC機(jī)判斷通訊正常，可以正常使用，否則PC機(jī)提示串口通訊不正常。
此后，PC機(jī)還會每隔5秒鐘自動請求一次繼電器狀態(tài)，并且按鍵對繼電器進(jìn)行操作以后，控制板也會主動向PC機(jī)發(fā)送狀態(tài)字。
4.軟件升級指令。當(dāng)需要升級單片機(jī)軟件時，PC機(jī)發(fā)送該指令讓單片機(jī)進(jìn)入BOOT load程序區(qū)，準(zhǔn)備更新軟件版本。該指令格式為“su”+S0+“p”，S0為單片機(jī)地址碼。
當(dāng)單片機(jī)進(jìn)入BOOT區(qū)后，向PC機(jī)發(fā)送S0+“upd”指令，S0為單片機(jī)地址碼，通知PC機(jī)軟件升級已經(jīng)準(zhǔn)備好。然后PC機(jī)關(guān)閉串口，提示您打開ISP下載軟件進(jìn)行升級。
5.單片機(jī)復(fù)位指令。當(dāng)單片機(jī)在線升級完成以后，PC機(jī)可以通過發(fā)送復(fù)位指令讓單片機(jī)復(fù)位重新進(jìn)入應(yīng)用程序區(qū)。
Atmega8的IAP應(yīng)用我們將在后面進(jìn)行闡述。
后臺PC程序及使用介紹
后臺程序使用VB6.0編寫，其中利用VB的MSComm控件完成PC和單片機(jī)的通訊。界面如下：
界面中的每一個小按鈕控制實驗板上的每一個LED和繼電器。如果串口通訊正常的話，按一下，實驗板上對應(yīng)的LED將點(diǎn)亮繼電器吸合，再按一下，LED又被關(guān)閉繼電器釋放。而全開按則控制實驗板上所有的LED和繼電器開或者關(guān)。
下面的PC指令框是顯示PC機(jī)發(fā)出的每一個控制指令，而返回結(jié)果框?qū)@示實驗板返回的執(zhí)行結(jié)果。
最下面的軟件升級按鈕是執(zhí)行實驗板的在線升級控制。如果需要對單片機(jī)進(jìn)行軟件升級，我們這里就沒有必要再使用ISP下載程序了。點(diǎn)擊軟件升級，單片機(jī)獲得升級指令后將會返回升級準(zhǔn)備好的命令，程序就會自動關(guān)閉串口，然后提示你使用SL的下載軟件下載程序。
當(dāng)軟件升級完畢后，CPU是不會自動進(jìn)入應(yīng)用程序區(qū)的，這是你可以復(fù)位單片機(jī)或者點(diǎn)擊前臺復(fù)位按鍵讓CUP自動復(fù)位進(jìn)入應(yīng)用程序區(qū)。
實際應(yīng)用
在本實驗的實際應(yīng)用中，增加了繼電器控制電路和鍵盤電路。既可以通過PC機(jī)來控制也可以用過按鍵來控制電器的開關(guān)
66821730(技術(shù)支持)
