AVR_中断系统及应用

利用Code Vision AVR C中断程序实现AVR单片机的TWI读写在AVR单片机的开发过程中，TWI（Two-Wire Interface）总线通信协议是较为常用的一种方式。

我们可以利用CodeVision AVR C中断程序来实现AVR单片机的TWI读写。

首先，我们需要了解一下TWI通信协议的基本原理。

TWI总线上有两条线路，一条为SCL时钟线，另一条为SDA数据线。

两条线路上都有上拉电阻，数据传输时由主机（如AVR单片机）控制SCL时钟线和SDA数据线的电平变化来进行数据传输。

在Code Vision AVR C中，我们可以利用TWI库函数进行TWI通信的操作。

在进行TWI读写时，我们需要先发送起始信号，然后发送设备地址和读写指令，接着进行数据传输，最后发送停止信号。

这一系列操作可以使用TWI库函数中的相应函数来完成。

在使用中断程序时，我们需要使TWI模块开启中断功能，并定义好中断服务程序。

在TWI传输过程中，当一个操作完成后，TWI模块会触发中断，执行相应的中断服务程序。

在中断服务程序中，我们可以处理TWI传输过程中出现的各种情况，如传输完成、传输错误等。

下面以TWI读取一个EEPROM芯片中的数据为例，说明如何利用Code Vision AVR C中断程序实现TWI读写。

假设EEPROM芯片的I2C地址为0xA0，我们需要读取从地址0x00开始的8个字节的数据。

首先，我们需要在程序的头文件中引用Code Vision AVR C提供的TWI库。

#include <mega328p.h>#include <delay.h>#include <twi.h>接着，定义TWI芯片地址和读写指令。

#define EEPROM_WRITE 0xA0#define EEPROM_READ 0xA1定义存储数据的缓冲区。

unsigned char EEPROM_Buffer[8];在主函数中初始化TWI模块，并开启TWI中断。

AN2387使用ATtiny1617上独立于内核的可配置定制逻辑实现夜灯特性•减少CPU使用•使用可配置定制逻辑（Configurable Custom Logic，CCL）模块实现独立于内核的操作•事件系统•TCA0——16位定时器/计数器类型A•SPI0——串行外设接口•AC0——模拟比较器•DAC——数模转换器•EEPROM数据存储器•被动红外探测器•环境光线传感器•16个智能可寻址RGB LED简介本应用笔记介绍了如何使用独立于内核的可配置定制逻辑（CCL）对不同传感器的输入进行滤波以及如何使用Microchip AVR®器件、被动红外（PIR）传感器、环境光线传感器和16个可寻址RGB LED创建特定通信协议。

许多外设被配置为可不依赖于CPU协同工作。

仅当环境足够暗并且PIR传感器前有运动时，灯才会点亮。

该实现使用AVR可配置定制逻辑模块来确定何时发生这种情况。

更新可寻址RGB LED可利用定时器/计数器PWM生成、SPI和CCL来生成特定的单行串行协议。

AN2387目录特性 (1)简介 (1)1.相关器件 (3)1.1.tinyAVR 1系列 (3)2.组件 (4)2.1.STK600 (4)2.2.被动红外探测器 (4)2.3.环境光线传感器 (5)2.4.智能控制LED (5)3.实现 (7)3.1.系统概览 (7)3.2.连接 (7)L配置 (9)3.3.1.LUT0配置 (9)3.3.2.LUT1配置 (10)3.4.程序流 (12)4.从Atmel START获取源代码 (14)5.版本历史 (15)Microchip网站 (16)变更通知客户服务 (16)客户支持 (16)Microchip器件代码保护功能 (16)法律声明 (17)商标 (17)DNV认证的质量管理体系 (18)全球销售及服务网点 (19)相关器件1.相关器件本章列出了本应用笔记的相关器件。

1.1 tinyAVR 1系列下图给出了tinyAVR® 1系列，绘制了不同引脚数型号与存储器大小的关系：•垂直向上移植无需修改代码，因为这些器件的引脚彼此兼容，可提供相同甚至更多的功能。

AVR 定时器中断初值计算方法使用芯片AT Mega16 外部晶振定时器1 （16位定时器）寄存器TCCR1B = 0x04 设定256预分频要利用定时器定时1秒1，4000000 / 256 = 15625 说明定时器每当1/15625 秒就会触发一次中断2，65535 - 15625 = 49910 计算出要累加多少次才能在1秒后出发定时器1的溢出中断3，49910 <==> C2 F6 将计算后的值换算成16进制4，TCNT1H = 0xC2 ; 对寄存器赋值TCNT1L = 0xF6 ;=================================================例如用16位定时器TIMER1,4MHZ晶振，256分频，100ms定时，如何求得初值赋给TCNT165536-(4M/256)*=其中，4M是晶体频率，是定时时长单位秒。

对于8位的定时器T=(2^8-计数初值)*晶振周期*分频数=(2^8-计数初值)/晶振频率*分频数计数初值=2^8-T/晶振周期/分频数=2^8-T*晶振频率/分频数因为AVR一指令一周期IAR For AVR 精确延时C语言中，想使用精确的延时程序并不容易。

IAR 中有这样的一个函数__delay_cycles(),该函数在头文件中定义，函数的作用就是延时N个指令周期。

根据这个函数就可以实现精确的延时函数了（但不能做到100%精确度）。

实现的方法：建立一个的头文件：#ifndef __IAR_DELAY_H#define __IAR_DELAY_H#include <>#define XTAL 8 //可定义为你所用的晶振频率（单位Mhz）#define delay_us(x) __delay_cycles ( (unsigned lon g)(x * XTAL) )#define delay_ms(x) __delay_cycles ( (unsigned lon g)(x * XTAL*1000) )#define delay_s(x) __delay_cycles ( (unsigned long )(x * XTAL*1000000) )#endif注意：__delay_cycles(x),x必须是常量或则是常量表达式，如果是变量则编译报错！关于溢出中断不管是哪个单片机都是不断累加，使其寄存器溢出触发中断，然后跳转到中断函数处执行中断服务程序。

关于溢出中断不管是哪个单片机都是不断累加，使其寄存器溢出触发中断，然后跳转到中断函数处执行中断服务程序。

对于定时器初值的设定可以加深对定时器的工作原理的理解。

ATMega16 里面有8位和16位两种定时器，他们何时会溢出这个是固定的，也就是到达他们的计数范围的最大值就会产生中断，8位的定时器的最大计数范围是0~256（2的8次方），就是累加到256后他就会产生中断，16位的定时器最大计数范围是0~65536（2的16次方），累加到65536时他就会产生中断。

而我们所谓的计数初值是就是要设定定时器在什么地方开始计数，以8位定时器为例比如：初值为100，所以定时器从100开始累加，累加了156次，加到256后产生中断，这就是中间消耗的时间和指令周期就是我们要去设定的时间；再比如：初值是200，所以定时器从200开始累加，累加了56次，加到256后产生中断，可以看到第一定时要累加156次才会中断而第二次只要累加56次就会产生中断，显然第一次设定的时间要比第二次的长。

定时器不仅可以定时，而且我们用到定时器的时候往往是需要精确定时的时候。

我们可以计算出我们设定的初值会在多长时间后进入中断。

下面的是8位定时器设定的时候需要用的寄存器：实验平台：ATMega16晶振： 11.0592 MHz对初值的计算：1，11059200 / 1024 = 10800 设定为1024倍分频，得到每1秒需要进行多少次累加2，10800 / 100 = 108 得到10ms 的定时需要进行多少次累加（第一步计算出每一秒进行的累加次数，由于一秒是100个10ms，故除数为100）3，256 - 108 = 148 计算范围最大值（8位寄存器）减去要累加的时间，得到初值，即从哪里开始累加才能在溢出时为10ms的时间。

4，148 <==> 0x94 得到十六进制值，赋值给TCNT0#实验代码：定时10ms_ICCAVR#include <iom16.h>unsigned char flag = 0;void timer_init(void){TCCR0 = 0x05; //进行1024分频TCNT0 = 0x94; //赋计数初值TIMSK_TOIE0 = 1; //开使能SREG_I = 1; //开总中断}#pragma vector = TIMER0_OVF_vect__interrupt void time0_normal(void){TCNT0 = 0x94; //重新赋初值flag++;}void main(void){timer_init();DDRB_Bit0 = 1;while(1){if(flag == 100) //10ms 重复100次，即为1秒 {PORTB_Bit0 = ~PORTB_Bit0; //让LED闪烁flag = 0;}}}//+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ ++++++++++++++++++++++++++++++//实验平台：ATMega16晶振：11.059216位定时器初值设定：1，11059200 / 256 = 43200 设定256倍分频，得到每1秒需要进行多少次累加2，65536 - 43200 = 22336 计算范围最大值减去要累加的时间，得到初值，即从哪里开始累加才能在溢出时为1s的时间。

IAR A VR使用说明总结(以IAR for A VR 5.11B A VR M16为例)iar 是目前编译效率较高的编译器，支持软件仿真和实事仿真，包括简易版M16版jtag ice 。

软件可以从iar官方网站下载使用，demo version 30 days 全功能使用，目前所谓破解版一般是这个版本的破解。

废话不讲了，以m16为例，解释IAR的使用，软件版本5.11b, 30天限制版，希望和大家共同学习IAR FOR A VR 。

IAR A VR使用说明总结(以IAR for A VR 5.11B A VR M16为例)1.新建一个开发环境的1.1单击[IAR Embedded Workbench]图标，选择[Project] / [Create New Project ...], 参考下图1.2设置[Tool chain]选择[A VR]；设置[Project templates]选择[Emply project]；然后单击[OK]，参考下图1.3保存设置，选择保存路径和文件名, 参考如下1.4工具的基本设置，单击[Tool] / [Options], 参考如下1.5单击[Configure], 参考如下1.6工程设置，单击[Project] / [Options],1.7[General Options]选项1.7.1[target]选项卡，[Processor configuation]选择目标mcu, 参考如下1.7.2[Output]选项卡，输出文件设置，选择[Executable], 参考如下1.7.3[Library Configuration]选项卡，[Library]设置，选择[CLIB], 参考如下1.8[C/C++ Compiler]选项1.8.1[Language]选项卡参考如下1.8.2[Optimizations]选项卡参考如下1.8.3[Output]选项卡参考如下1.8.4[List]选项卡参考如下1.9[Linker] 选项卡控制输出文件格式1.10[Debugger] 选项卡, 设置仿真工具，[Simulator]软件仿真，[JTAGEIC]JTAG仿真，参考如下1.11[JTAGICE] 选项卡设置JTAG选项1.12单击[OK]，完成设置1.13保存工程设置单击[File] / [save workspace], 选择保存路径和文件名1.14添加文件到工程单击[Project] / [add files], 选择文件，然后单击[OK]2生成可烧写文件（*.hex 和*.eep ，以IAR for A VR 5.11B/W32 (5.11.2.5) 和M16为例）2.1配置[Linker] 选项卡, 在[Format]选择[other]，[Output format]选择[ubrof 6 (forced) ],参考下图2.2查看*.xcl文件2.2.1在可以[config]选项卡中看到，如下图红色方框中所示为”cfgm16.xcl’（不同mcu对应的*.xcl文件不同）, 默认路径为C:\Program Files\IAR Systems\Embedded Workbench5.0 Evaluation\avr\src\template2.2.2修改次文件, 在“*.xcl”文件末，添加下面两行代码-Ointel-extended,(CODE)=.hex-Ointel-extended,(XDATA)=.eep2.2.3数据定义在eeprom中，使用关键词”__eeprom”, 但是需要增加前前缀”__root”, 使用方法, 参考如下如下__root __eeprom unsigned char table[]={0,1,2,2,3,4};__root __eeprom unsigned char tablex[] @0x10 ={10,11,12,12,13,14}; //绝对地址定义2.定义数到flash空间，使用关键词”__flash” , 使用方法, 参考如下如下__flash unsigned char tablex []={1,2,2,3,4,5,6}__flash unsigned char tablex []@0x10={1,2,2,3,4,5,6} //绝对地址定义3.关键词”__root”功能保证没有使用的函数和变量也能够包含在目标代码中，定义放在flash 空间的数据，在程序编译时会自动生成代码嵌入到flash代码中，对于程序没有使用的也要求编译的数据，必须加入关键词” __root”，编译器才会输出目标代码。

A VR学习笔记之【外部中断】【一】Mega16共有三个外部中断，外部中断相比定时器而言它的寄存器比较少，因此相对比较简单。

我们现在只关心需要用的部分，其他的暂且放弃不管。

和外部中断相关的特殊功能寄存器有：①MCU控制寄存器（MCUCR）在上面八位的寄存器中，白色的部分使我们要关心的，灰色部分就不用管了。

资料上对后面四位（第四位）的作用有介绍。

ISC11与ISC10控制中断1的触发方式。

下表为ISC10/11的值对应触发方式：SC11与ISC10控制中断0的触发方式。

下表为ISC00/01的值对应触发方式：我们在使用外部中断0和1的时候，其触发方式的设置便是通过以上ISC的不同值实现的。

至于INT2下面有介绍。

②MCU控制与状态寄存器（MCUCSR）这个寄存器只有一个BIT与外部中断相关。

ISC2，我们通过和INT0/1的对比可以发现ISC的后缀数字命名只有规律的，这会方便我们记忆。

同时在说明文档上说了很长一段关于ISC2的说明：他的意思说早了，他也就是想说：ISC=0的话INT2是下降沿出发中断，ISC=1是上升沿出发。

这才是应该说明的最重要的点。

他后面还说了：（1）如果你让ISC=0那么外部的低电平必须保持到当前正在运行的指令运行结束才会出发，换一句意思就是，如果外部时间过短，有可能导致INT2不被触发。

（2）他又说明，如果改变ISC2的值的话有可能触发中断，导致误判，因此如果你想改变其中断触发方式的话，首先把通用中断控制寄存器（GICR）里面控制INT2的中断开关关了，这样便不会触发中断了。

③通用中断控制寄存器（GICR）他就是个中断开关。

前面三位依次赋值便会打开响应中断。

当然总中断开关也要打开才行（SREG|=BIT(7)）。

④通用中断标志寄存器（GIFR）他就是一个中断标志，我们也就是说在中断发生的时候中断对用的标志会变为1，此时程序会自动转到中断程序子函数。

然后有硬件自动清零，以等待下一次的中断发生。

常配置:●MCU 控制寄存器－MCUCR 外部中断触发方式●SREG:全局中断控制寄存器SEI() ; CLI() ; SREG|=BIT(7);●通用中断控制寄存器－ GICR 外部中断请求 INT0 INT1 INT2●定时器/ 计数器中断屏蔽寄存器－ TIMSKMCUCSR: MCU 控制与状态寄存器（不常用）表示中断标志的寄存器一般在中断查询时用：●通用中断标志寄存器－ GIFR●定时器/ 计数器中断标志寄存器－ TIFRMCU 控制寄存器－MCUCR其他各个模块（如定时器，ADC，SPI，IIC，UART，EEPROM，看门狗）的中断控制在其相应的控制寄存器中，状态在其状态寄存器中MCUCSR: MCU 控制与状态寄存器• Bit 6 – ISC2: 中断2 触发方式控制异步外中断2 由外部引脚INT2 激活，如果SREG 寄存器的I 标志和GICR 寄存器相应的中断屏蔽位置位的话。

若ISC2 写0，INT2 的下降沿激活中断。

若ISC2 写1，INT2 的上升沿激活中断。

INT2 的边沿触发方式是异步的。

只要INT2 引脚上产生宽度大于Table 36所示数据的脉冲就会引发中断。

若选择了低电平中断，低电平必须保持到当前指令完成，然后才会产生中断。

而且只要将引脚拉低，就会引发中断请求。

改变ISC2 时有可能发生中断。

因此建议首先在寄存器GICR 里清除相应的中断使能位INT2，然后再改变ISC2。

最后，不要忘记在重新使能中断之前通过对GIFR 寄存器的相应中断标志位INTF2写'1’使其清零。

它的第7位与第四位与I/O 存储器中与边界扫描相关SREG:全局中断控制寄存器GICR:通用中断控制寄存器• B it 7 – INT1: 使能外部中断请求1当INT1 为'1’，而且状态寄存器SREG 的I 标志置位，相应的外部引脚中断就使能了。

MCU 通用控制寄存器– MCUCR的中断敏感电平控制1位1/0 (ISC11与ISC10)决定中断是由上升沿、下降沿，还是INT1 电平触发的。

目录摘要 (1)1 软件介绍 (2)1.1 protues仿真软件 (2)1.2 C编译器Keil介绍 (3)2 外部中断源的特点及控制 (4)2.1 IE 寄存器的特点及设置 (4)2.2 中断标志位TCON的特点及设置 (5)2.3 外部中断标志的编程方式 (6)3 定时/计数器 (7)3.1 定时/计数器的结构和工作原理 (7)3.2 TMOD定时器/计数器方式寄存器 (7)3.3 TCON定时器/计数器控制寄存器 (8)4 定时器/计数器的设计 (10)4.1 任务分析及设计方案 (10)4.2 理论分析 (10)4.3 流程图 (11)4.4 程序设计 (12)4.5 Protues仿真 (13)4.6 仿真结果 (14)5 小结 (15)摘要中断控制是单片机最重要的技术之一，实时控制及人机交换等都是通过中断控制实现的。

使用中断控制技术的主要优点表现在：1)能提高CPU 工作效率。

在中断方式下，当计算机需要进行输入/输出操作时，可以启动相应的外部设备，此后计算机继续执行原来的程序；与此同时，相应外部设备启动后能独立进行操作，只有当它需要与CPU 交换信息时，才发出中断申请。

2)能使几个外部设备并行工作。

当计算机需要与若干外部设备进行输入/输出操作时，可以分别启动不同外部设备，让它们各自进行自己的工作。

当它们准备就绪分别或同时向计算机提出申请时，计算机可根据设置的优先级别，逐个响应外部设备的中断请求，不会造成紊乱。

3)能进行实时处理。

如在监测系统中，对温度、压力、流量、湿度参数的采集，根据捕捉到的信息，利用中断及时进行处理等。

由此可见，中断系统越强大，单片机的应用范围就越广。

本文主要涉及的内容是单片机外部中断、中断系统的应用及其程序的调试。

本次课程设计的要求是：由中断引脚输入500Hz的脉冲信号，要求每中断一次，P1.0输出一个500us的同步负脉冲，P1.1输出一个1ms的同步正脉冲。

动手学A VR单片机一、AVR单片机家族概述1.1 AVR单片机家族单片机概述AVR单片机系列齐全,可适用于各种不同场合的要求。

AVR单片机主要包括ATTINY、AT90、ATME GA这三大系列。

低档Tiny系列AVR单片机: 主要有Tiny11/12/13/15/26/28等；ATTINY系列最简单、功能最弱。

适用于比较低档的玩具、仪器仪表和简单的控制系统。

中档AT90S系列AVR 单片机: 主要有AT90S1200/2313/8515/8535等；目前AT90系列正在停产或转型到Mega系列。

高档ATmega系列AVR单片机: 主要有两个系列：ATmega8/16/32/64/128系列（存储容量为8/16/32/ 64/128 KB）、ATmega48/88/168系列。

ATmega系列使用了更加先进、可靠的制造工艺，高中低档齐全，正在逐步取代AT90系列的产品。

AVR单片机还根据不同的应用推出了各具特色的单片机：如汽车类AVR、CAN总线AVR、智能电池A VR、LCD（液晶显示）AVR、USB总线AVR、灯光专用AVR、Z-Link AVR、微型AVR等9大类型，这些单片机几乎涵盖了8位单片机的所有应用领域。

1.2 AVR单片机的型号与编号AVR单片机型号众多，基本上每种型号都有不同用途，每个系列AVR单片机芯片上都有不同的编号；如何根据芯片上的编号来识别呢？我们以下面这个编号为例来进行说明：ATmega8L-8PI1.AT表示该单片机是ATMEL公司的产品；2.mega表示该单片机为ATmega系列的单片机；3.数字8表示mega系列型号为8的单片机，同时指名了该型号单片机内部flash容量位8KB（8K字节）。

4.字母L表示该单片机为低功耗类型的单片机，同理如果没有L，则表示该单片机为普通类型的单片机；5.“-”后面的数字8表示该芯片允许的最大时钟频率为8MHz，如果是16则表示允许最大时钟频率为16M Hz；6.字母P表示该单片机的封装形式，P是DIP封装（双列直插），A表示有引脚扁平封装（即贴片封装），M表示无引脚扁平封装（对于个人学习，很少使用这种封装）。

第二章 AVR单片机的基本组成单片机是构成单片机嵌入式系统的核心器件。

本章首先将介绍一般单片机的基本组成和结构，使大家对单片机片内的硬件有基本了解和认识。

掌握了单片机的基本结构和组成，对学习、了解任何一种类型单片机的工作原理，编写单片机的系统软件以及和设计外围电路都是非常重要的。

作为一个实例，本章重点以新型的，采用RISC指令的AVR高速单片机作为主要介绍对象，以本书中主要讲解和使用的一款AVR单片机ATmega16为主线，详细介绍AVR单片机的基本结构和系统构成。

§2.1 单片机的基本组成2.1.1 单片机的基本组成结构单片机嵌入式系统的核心部件是单片机，其结构特征是将组成计算机的基本部件集成在一块晶体芯片上，构成一片具有特定功能的单芯片计算机—单片机。

一片典型单片机芯片内部的基本组成结构如图2-1所示。

外部中断外部数据/地址总线图2-1 典型单片机的基本组成结构从单片机的基本组成可以看出，在一片（单片机）芯片中，集成了构成一个计算机系统的最基本的单元：如CPU、程序（指令）存储器、数据存储器、各种类型的输入/输出接口等。

CPU同各基本单元通过芯片内的内部总线（包括数据总线、地址总线和控制总线）连接。

一般情况下，内部总线中的数据总线宽度(或指CPU的字长)也是标定该单片机等级的一个重要指标。

一般讲，低档单片机的内部数据总线宽度为4位（4位机），普通和中档单片机的内部数据总线宽度一般为8位（8位机），高档单片机内部数据总线宽度为16或32位。

内部数据总线宽度越宽，单片机的处理速度也相应的提高，功能也越强。

2.1.2 单片机基本单元与作用下面分别对单片机芯片中所集成的各个组成部分予以简要介绍。

1．MCU单元MCU单元部分包括了CPU、时钟系统、复位、总线控制逻辑等电路。

CPU是按照面向测控对象、嵌入式应用的要求设计的，其功能有进行算术、逻辑、比较等运算和操作，并将结果和状态信息与存储器以及状态寄存器进行交换（读/写）。