在高校实验中avr单片机与C语言应用

本章程序是用IAR C正版软件编译通过的,并可产生*.HEX烧录文件,用其它C语言编译是有差异的,不一定能通过,请用户注意这点!本章最后附几种C语言的比较,不仿一读　更详细资料参阅光盘文件<< AVR C语言的应用>>9.1 AVR – 支持C和高级语言编程的结构一般高级语言• 提高了MCU的重要性–缩短产品上市的时间– 简化了维护工作,可读性好– 轻便– 缩短学习时间– 可重复使用,便于移植– 方便调用库文件• 潜在的缺点– 代码较大– 执行速度慢为什么 AVR适宜用高级语言编程?因为它是为高级语言而设计的!IAR对AVR结构和指令集的影响• 在结构/指令集确定之前指针和之间结果• 线性程序存储空间– 1KBytes - 8MBytes– 无需页寻址– 常数区(SPM可修改)• 线性数据存储空间– 16 MBytes– 无需页寻址类似于C的寻址模式C 源代码无符号的字符*var1, *var2;*var1++ = *--var2;产生的代码LD R16,-XST Z+,R16带偏移量的间接寻址•有效访问数组和结构•Auto (local variables)放置于软件堆栈之中– 为适应重入的要求Non-destructive comparisonCP R16,R24CPC R17,R25CPC R18,R26CPC R19,R27• 带进位比较• Zero传播• 无需保存结果• 可使用所有形式的跳转Switch 支持• Switches在CASE语句中经常遇到• Straight forward approach 效率低• 间接跳转适合于紧凑的switch结构• switch由通用库管理摘要• AVR结构从一开始就是针对高级语言设计的• Atmel与IAR在结构和指令调整上的合作¸ßËٵĴúÂë • 在大的应用当中代码效率低• 可读性差　　不好维护• 不易移植　C编译器:对资源的控制有限• 在小应中产生的代码量大Pre-decrementÊäÈë¿Ú)– 将其值写到 Port B (LED, 输出口)测试程序(设文件名为920.c)#include <io8515.h> /* 定义 AT90S8515 */void main(void){char c;DDRB = 0xFF; /* PortB all outputs */for(;;) /* Eternal loop */{c = PIND; /* Read Port D */PORTB = c; /* 回写到 Port B */} }9.2.1. 安装C编译器根据IAR Readme要求,从光盘安装编译器,文件安装好后,可把图标移到桌面成快捷工作图标,如图9219.2.2 设置 C 编译器启动 IAR嵌入式工作台可双击快捷图标，进入ＩＡＲ编译器窗口Ｎｅｗ图923 编辑源程序文件　ͼ924 ±à¼-Ô´³ÌÐòÉèÖÃÑ¡Ïî4. ÉèÖÃÁ´½ÓÆ÷ÎļþXLINKÑ¡ÏîÔÚͼ925ÖÐÑ¡ÔñXLINKÑ¡Ïî,ΪÉú³ÉÏÂÔØÎļþ,±ØÐëÉ趨ΪÊä³ö¸ñʽ(release only);ͼ925 XLINKÑ¡Ïî,Éú³ÉÏÂÔØÎļþÈ»ºó°´OK°´Å¥,ÉèÖñàÒëÆ÷Ñ¡Ïî½áÊø,ÏÔʾ¹¤³ÌÎļþ´°¿Úͼ929图928将源程序加入到工程文件８．对工程文件进行链接编译　 如图９２９，双击　＊．Ｃ文件，将会弹出源程序窗口　Ｍａｋｅ　或键F9,或快捷工具条图标图9210 编译生成的文件9.2.3 使用AVR Studio调试如程序编译通过,可进入程序调试　1. 启动AVR Studio ,双击桌面快捷图标2. 装入调试文件 (TestProg.d90) - File -> Open如图9211• 选择AT90S8515 (只需在开始时选择一次)• 加入视图　 Ｉ／Ｏ　（ＰｉｎＢ，　ＰｏｒｔＤ）　 Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ　 Ｗａｔｃｈ　籧　籔ＯＲＴＢ　籔ＩＮＤ　　单步执行, Toggle PIND bits图9211 “Debug”调试窗口9.2.4 对器件编程•选择编程下载窗口(见第三章图 3.30 AVR下载窗口)Ò²²»Òª·µ»ØÖµ• 语法:void main(void){/* 代码 */}访问外围• 所有I/O寄存器在头文件里都被定义为特殊功能寄存器• 象普通变量一样访问#include <io8515.h> /* 定义 8515 */void main(void){DDRD = 0xFF; /* Port D 输出 */}9.3.1 读/写口#include <io8515.h> /* 定义 AT90S8515 */void main(void){char c;DDRB = 0xFF; /* PortB 输出 */for(;;) /* 死循环 */{c = PIND; /* 读 Port D */PORTB = c; /* 回写到 Port B */ }}9.3.2 延时函数#include <io8515.h> /* 定义 8515 */void delay(unsigned int delayValue){unsigned int i;for(i=0;i<delayValue;i++) /* 循环 */; /* Do nothing */}9.3.2A: 延时函数void main(void)0x10 */_EEGET(temp,0x10); /* 读E2PROM 地址　按位取反；　＜＜　左移；　＞＞　右移； 按位异或；　；ｉ＋＋相当于ｉ＝ｉ＋１； ｉ－－相当于ｉ＝ｉ－１　＊／　＃ｉｎｃｌｕｄｅ　＜ｉｏ８５１５．ｈ＞ ； ／＊　器件配置文件　＊／　＃ｄｅｆｉｎｅ　ＢＩＴ（ｘ）　（１　＜＜　（ｘ））； ／＊　左移　＊／　ｖｏｉｄ　ｄｅｌａｙ（ｖｏｉｄ）　｛　　ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｃｈａｒ　ｉ，ｊ；　 ｆｏｒ　（ｉ＝１；ｉ；ｉ＋＋）　 ｆｏｒ（ｊ＝１；ｊ；ｊ＋＋）；　｝ ｖｏｉｄ　ｌｅｄ＿ｐｂ（ｖｏｉｄ）　｛　　ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｃｈａｒ　ｉ；　 ＤＤＲＢ＝０ｘｆｆ； ／＊　设ＰＢ口输出　＊／　 ｆｏｒ　（ｉ＝０；ｉ＜８；ｉ＋＋） ／＊　硬件设定低电平灯亮，ＬＥＤ的１位亮灯从Ｂ口ＰＢ０PB7 */ {PORTB=~BIT(i);/* LEDÁÁµÆ1λ */delay(t);/* ÑÓʱ */}PORTB=0xff; /* ¹ØPB¿Ú */}void led_pd(unsigned char t);/* LEDµÄ1λÁÁµÆ´ÓD¿ÚPD0PD7 */{PORTD=~BIT(i);delay(t);}PC7ÒÆλº¯Êý */ {unsigned char i;DDRC=0xff;for (i=0;i<8;i++)/* LEDµÄ1λÁÁµÆ´ÓC¿ÚPC0P A0ÒÆλº¯Êý */ {unsigned char i;DDRA=0xff;for (i=8;i>0;i--)/* LEDµÄ1λÁÁµÆ´ÓA¿ÚPA7ÓкܶàµÚÈý·½³§ÉÌΪAT90ϵÁпª·¢ÁËÓÃÓÚ³ÌÐò¿ª·¢µÄCÓïÑÔ¹¤¾ßIAR µÄICC90C odeVision AVRºÍSPJµÄAVRCÊÇÒ»¸öÀÏÅƵÄCÓïÑÔ¹¤¾ßÔÚÕâËÄÖÖCÓïÑÔ¹¤¾ßÖÐÆäIDE¹¤×÷»·¾³²»¿ÉÓëÇ°ÈýÖÖÏàÌá²¢ÂÛ¾-³õ²½²âÊÔÆäÉú³ÉµÄ´úÂëÆä°æ±¾¸üеÄËÙ¶ÈÒ²½ÏÂýÏÂÃæµÄ±È½ÏÖ»ÊǶÔÇ°ÈýÖÖCÓïÑÔ¹¤¾ßµÄ±È½ÏIDE¹¤×÷»·¾³µÄ±È½Ï ＩＡＲ的ＩＣＣ９０由于诞生的比较早应该说其ＩＤＥ环境不如ＩＣＣＡＶＲ和ＣｏｄｅＶｉｓｉｏｎＡＶＲ但它也有自己的特点而其余两家均只能通过生成ＣＯＦＦ格式文件而ＩＡＲ在两个调试环境中均可以正常工作应用程序向导　串行通信调试终端　工具配置菜单　工程属性窗口　而ＩＣＣＡＶＲ与ＣｏｄｅＶｉｓｉｏｎ　ＡＶＲ都具有应用程序向导　可以根据选择的器件来产生Ｉ／Ｏ端口中断系统ＳＰＩ片外ＳＲＡＭ配置的初始化代码来计算波特率发生器ＵＢＲＲ的常数ＩＣＣＡＶＲ除自动计算波特率外¶øC odeVisionAVRÔòÐèÒªÓû§ÊÖ¹¤¼ÆËãºóC odeVisionAVR³ýÁË¿ÉÒÔ²úÉúMCU±¾ÉíËù¹ÌÓеÄÓ²¼þµÄ³õʼ»¯´úÂëÍâÈçI２Ｃ总线接口字符型ＬＣＤ接口　用户可以根据需要自由地设置波特率奇偶校验等参数　 在终端的功能方面ＣｏｄｅＶｉｓｉｏｎＡＶＲ要强一些接受和显示数据接受和显示数据接受和显示数据ＩＡＲ在菜单中只增加了一个配置菜单命令　ＩＣＣＡＶＲ在ＩＡＲ的基础上增加了一些项目支持ＳＴＫ２００／３００接口的在线编程和基于串口通信的ＩＳＰ编程增加了调试菜单命令和工具栏图标ＣｏｄｅＶｉｓｉｏｎＡＶＲ支持的在线编程器种类较多ＤＴ００６但对初学者使用反而不如ＣｏｄｅＶｉｓｉｏｎＡＶＲ和ＩＣＣＡＶＲ方便　 １而ＣｏｄｅＶｉｓｉｏｎＡＶＲ和ＩＣＣＡＶＲ可以设置到具体的器件型号这样在使用时有些区别在ＩＡＲ的初始化程序中一定要加一行　否则在程序运行时８５１５的ＰＯＲＴＡ和ＰＯＲＴＣ两个端口会输出总线信号其余的工作由编译器自动完成如果用户需要修改Ｃ编译器的堆栈空间大小它需要修改相应的ＸＣＬ文件才能达到目的ＩＣＣＡＶＲ在工程属性窗口中可以直接修改硬件返回堆栈的空间大小全局变量和堆外 ３ＩＡＲ同样需要修改相应的ＸＣＬ文件才能达到目的 ４ＩＣＣＡＶＲ可以直接指定相应的库文件而ＣｏｄｅＶｉｓｉｏｎＡＶＲ必须在头文件或Ｃ语言文件中使用预处理命令＃ｐｒａｇｍａ　ｌｉｂｒａｒｙ　 ５即空余程序存贮空间的填充功能可以在空余的程序存贮器中填入特定的数据字节而ＣｏｄｅＶｉｓｉｏｎＡＶＲ没有这个功能它自动将所有没有使用的中断向量均指向了复位向量入口　IARÖÐÓÐÒ»¸öº¯Êý__low_level_init(void)¿ÉÔÚint__low_level_init(void)ÖмÓÈë×Ô¼ºµÄ´úÂëÕâÊÇÁíÍâÁ½¸öÈí¼þËù²»¾ßÓеÄ二而ＭＣＳ５１和ＡＶＲ均为哈佛结构因此几种Ｃ语言都进行了不同的语法扩充 １使　Ｃ语言可以直接访问ＭＣＵ的有关寄存器　 而ＩＣＣＡＶＲ没有定义ｓｆｒｂ和ｓｆｒｗ数据类型如　　（＊（ｖｏｌａｔｉｌｅ　ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｃｈａｒ　＊）０ｘ３１） ＃ｄｅｆｉｎｅ　ＤＤＲＤ 前者ｓｆｒｂ定义中的０ｘ１１为ＤＤＲＤ寄存器的ＩＯ地址 ２ＥＥＰＲＯＭ和ＦＬＡＳＨ存贮器ｆｌａｓｈ使用　ｆｌａｓｈ关键ＩＡＲ中只扩充了一个关键词ＦＬＡＳＨ存贮器在ＩＡＲ词可以将使用ｃｏｎｓｔ类型定义的常量分配进中对片内ＥＥＰＲＯＭ的访问　ＦＬＡＳＨ在ＩＣＣＡＶＲ中编译器自动将ｃｏｎｓｔ类型数据分配进ｅｅｐｒｏｍ．ｈ中的函数对ＥＥＰＲＯＭ存贮器中Ｃ语言可以通过头文件中某一个具体地址进行访问可以在ｅｅｐｒｏｍ区域中定义变量＆　Ｒ中ｆｌａｓｈ的用法同ＩＡＲ在ＣｏｄｅＶｉｓｉｏｎＡＶ在Ｃ语言中访问ＥＥＰＲＯＭ中变量ＲＡＭ中的变量完全相同的方法使用形式上和访问而ＩＣＣＡＶＲ和ＣｏｄｅＶｉｓｉｏｎＡＶＩＮＴＥＬ　ＨＥＸ格式Ｒ还可以对ＥＥＰＲＯＭ的初始化数据生成的．ＥＥＰ文件 ３所以它们分别进行了语法扩充由该关键词限定的函数为中断处理函数只不过ＩＡＲ和ＣｏｄｅＶｉｓｉｏｎＡＶＲ在有关头文件中用不同的符号对同一个中断号进行了宏定义ＩＡＲ中ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ　［ＴＩＭ１＿ＯＶＦ］　ｖｏｉｄ　ｔｉｍｅｒ１＿ｏｖｅｒｆｌｏｗ（ｖｏｉｄ）对应于同一个中断向量的实际上它们是ＩＣＣＡＶＲ采用这种方法的一个优点是可以将若干个中断向量指向同一个中断数　＃ｐｒａｇｍａ　ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ＿ｈａｎｄｌｅｒ　ｔｉｍｅｒ：４　ｔｉｍｅｒ：５中断向量４和５都指向中断处理函数ｔｉｍｅｒ（　）位操作　µ«ÔÚ¿ØÖÆÁìÓòÓÐʱ¾-³£ÐèÒª¿ØÖÆijһ¸ö¶þ½øÖÆλÈçKEIL51Ç°Õß¿ÉÒÔÔÚMCS-51µÄλѰַÇø½øÐзÖÅäSFR ÕâÁ½¸öÀ©³äΪMCS-51Ó¦ÓÃCÓïÑÔ±à³Ì´øÀ´ºÜ´óµÄ·½±ã³ýC odeVisionAVR¶¨ÒåÁËbitÊý¾ÝÀàÐÍÍâ¶øsbitÀàÐÍÈýÖÖCÓïÑÔ¶¼Ã»Óж¨ÒåÔÚAVRÖнøÐÐλ²Ù×÷ÔËËãC odeVisionAVRµÄ¹¦ÄÜ×îÇ¿ÁíÍâÔÚ·ÃÎÊIO¼Ä´æÆ÷ʱ¿ÉÒÔÖ±½Ó·ÃÎÊIO¼Ä´æÆ÷µÄijһλ¿ÉÒÔÕâÑù·ÃÎʵ±ËüÃÇÐèÒª·ÃÎÊIO¼Ä´æÆ÷µÄijһλֻÄÜʹÓÃANSI CÓïÑÔµÄλÔËË㹦ÄÜ¿ÉÒÔÕâÑùÀ´·ÃÎÊÔÚÏß»ã±àIAR²»Ö§³ÖÔÚÏß»ã±à¼´¿ÉÔÚCÓïÑԸ߼¶ÓïÑÔ³ÌÐòÖÐÖ±½ÓǶÈë»ã±àÓïÑÔ³ÌÐòÔÚICCAVRÖÐstringÈç·ÃÎÊDDRBµÄD3λasm()»òasm()ÈçÐèҪǶÈë¶àÐлã±àÖ¸Áî\nÈçnop\n nop\n nopÔÚC odeVisionAVRÖÐÔÚÏß»ã±àÓÐÁ½ÖÖ¸ñʽÈç·ÃÎÊDDRBµÄD3λ#asmsbi 0x17, 3ʹÓÃ#asm ()µÄÐÎʽ#asm()\n6CÓïÑÔÒ»°ã¶¼ÉèÖÃÁËһЩÄÚ´æģʽÏÂÃæÒÀ´Î½éÉÜÔÚTinyģʽ·ÃÎÊRAMÖбäÁ¿Ê¹ÓõÄÖ¸ÕëÊÇ8λµÄ¶øÇÒ´Ëʱ²»¿ÉÒÔʹÓÃÍⲿSRAMʹÓÃ16λµÄÖ¸Õë·ÃÎÊSRAM´Ëʱ¿ÉÒÔʹÓÃÍⲿSRAM³ÌÐòʹÓÃ16λµÄÖ¸Õë×¢ÒâÓÉÓÚ·ÃÎÊFLASHµÄ³ÌÐòÖ¸ÕëΪ16λÁíÍâÔÚIARÖÐÓÉÓÚ¹¤³ÌÊôÐÔÅäÖò»ÄܾßÌ嵽ijһ¸öÌض¨Æ÷¼þÒ»¸öÊÇ´¦ÀíÆ÷ÅäÖÃÁíÍâÒ»¸öÊÇÄÚ´æģʽ1v0 Êý¾ÝSRAM ×î´ó256 ×Ö½ÚIARÖÐÀ©³äµÄnear2v1Êý¾ÝSRAM ×î´ó64K×Ö½ÚTinyģʽĬÈÏʹÓÃ256×Ö½ÚÊý¾ÝSRAMϵͳĬÈÏʹÓÃTinyÄÚ´æģʽ3v2Êý¾ÝSRAM ×î´ó256 ×Ö½Ú4v3Êý¾ÝSRAM ×î´ó64K ×Ö½Ú5v4Êý¾ÝSRAM ×î´ó16M ×Ö½Ú6)´úÂë×î´ó 8M×Ö½Ú±àÒëʱֻ¿ÉÒÔʹÓÃTinyºÍsmallģʽv6Êý¾ÝSRAM ×î´ó16M×Ö½ÚÔÚICCAVRÖÐÔÚ±àÒëʱ¸ù¾ÝÓû§ÔÚ¹¤³ÌÊôÐÔÖжÔSRAMµÄÉèÖÃICCAVRÖжÔprintf( )µÄ°æ±¾ÊǷֵȼ¶µÄÆ书ÄÜԽǿ7IARÖ»ÓÐһЩ³£ÓõĿâICCAVRÓÐһЩ¸Ä½øÈçUART C odeVisionAVRÔÚÕâ·½Ãæ×öµÃ½ÏΪ³öÉ«¶øÇÒÔö¼ÓÁËһЩ³£ÓõÄÓ²¼þ½Ó¿Ú·ÃÎÊC odeVisionAVRÓÐһЩ±È½ÏÓÐÌصãµÄ¿âÈçDS1302DS1621LM75PCF8535µÈ8IARδ¼ûÓÐ˵Ã÷TinyϵÁÐImageCraftÁíÓÐһרÃÅÓÃÓÚ²»º¬Æ¬ÄÚSRAMµÄAVR×åϵоƬµÄICCTiny CÓïÑÔ¹¤¾ß´úÂëµÄЧÂʺÍËÙ¶È在代码效率方面其中ＩＡＲ的优化等级又分为０到９级其将代码优化和压缩功能放在了专业版中程序代码可以压缩¶ÔÏÂÃæµÄ³ÌÐòÎÒÃǽøÐдúÂëЧÂÊ·ÖÎö±àÒëÆ÷³ÌÐò´úÂë×Ö½ÚÊýIAR 413ICCAVR311C odeVisionAVR327KEIL51136×¢±àÒëÆ÷Ãû³Æ´úÂë×Ö½ÚÊýÖ´ÐÐʱ¼äЧÂÊIAR 58 47.63us 23.58 ICCAVR62 50.75us 22.14C odeVisionAVR60 179.38us 6.26KEIL5157 1.1235ms 1×îºóÎÒÃÇÔÙ¿´Ò»¸ö¸¡µãÔËËã³ÌÐò±àÒëÆ÷Ãû³Æ´úÂë×Ö½ÚÊýÖ´ÐÐʱ¼äЧÂÊIAR 1237 747.5us 7.09 ICCAVR1991 950.75us 5.58 C odeVisionAVR1267 521us 10.17 KEIL511403 5.301ms 1ͨ¹ýÒÔÉϼ¸ÕŶԱȱí¸ñ¿ÉÒÔ¿´³öCÓïÑÔÃܶȲ¢²»µ¥´¿µØ¾ö¶¨ÓÚAVRµÄ½á¹¹。

《AVR单片机C语言程序设计》课程教学大纲一、教师信息开设主要课程：电力电子技术、单片机原理及其接口技术，51单片机C语言程序设计、AVR 单片机C语言程序设计、单片机课程设计、C语言程序设计等。

研究经历：主要从事单片机开发和应用、电力电子技术等的教学和科研工作，参与多届“全国大学生电子竞赛”的辅导工作，参与“大学生创新项目”的辅导工作，发表论文十几篇，参与科研项目多项。

二、课程基本信息课程名称（中文）：A VR单片机C语言程序设计课程名称（英文）：A VR Microcontroller C Programming Language课程性质：任选课课程类别*：学术知识类课程代码：周学时：4 总学时：32（其中实验6学时）学分:2先修课程：电路、电子技术基础、C语言开设专业：计算机应用、自动化、电气工程、电子、通信、机电等相关专业三、课程简介《AVR单片机C语言程序设计》是一门重要的专业技术课程，是任选课。

主要内容有： AVR Studio集成开发环境的使用、 AVR单片机的基本结构、基础程序设计、通用I/O接口的基本结构、ATmega16的中断系统、定时/计数器的结构、模数转换器ADC、proteus在avr atmega16单片机系统设计中的应用等知识以及相关应用实例程序。

通过学习这些实例程序，可以在不花费硬件成本的前提下，学习和开发avr单片机应用系统，通过该课程的学习对学生以后找工作有利。

四、课程目标《AVR单片机C语言程序设计》是一门重要的专业技术课程。

主要内容有：AVR Studio集成开发环境的使用、 AVR单片机的基本结构、基础程序设计、通用I/O接口的基本结构、ATmega16的中断系统、定时/计数器的结构、模数转换器ADC、proteus在avr atmega16单片机系统设计中的应用等知识以及相关应用实例程序，通过学习本课程，使学生能够掌握AVR单片机C语言编程，并对嵌入式系统的开发有一个整体的了解。