AVR單片機（學(xué)習(xí)ing）-ATMEGA16的USART與PC機串行通信

五—（01）、PC機發(fā)送字符給單片機控制發(fā)光管亮，同時將其傳回PC機，其中單片機的發(fā)送和接收都采用查詢方式（下一篇中有例程~）

1、USART的主要特點

通用同步和異步串行接收器和轉(zhuǎn)發(fā)器(USART) 是一個高度靈活的串行通訊設(shè)備。主要特
點為：
• 全雙工操作( 獨立的串行接收和發(fā)送寄存器)
• 異步或同步操作
• 主機或從機提供時鐘的同步操作
• 高精度的波特率發(fā)生器
• 支持5, 6, 7, 8, 或9 個數(shù)據(jù)位和1 個或2 個停止位
• 硬件支持的奇偶校驗操作
• 數(shù)據(jù)過速檢測
• 幀錯誤檢測
• 噪聲濾波，包括錯誤的起始位檢測，以及數(shù)字低通濾波器
• 三個獨立的中斷：發(fā)送結(jié)束中斷, 發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器空中斷，以及接收結(jié)束中斷
• 多處理器通訊模式
• 倍速異步通訊模式

2、異步串行收發(fā)器

USART 分為了三個主要部分: 時鐘發(fā)生器，發(fā)送器和接收器?？刂萍拇嫫饔扇?br />個單元共享。時鐘發(fā)生器包含同步邏輯，通過它將波特率發(fā)生器及為從機同步操作所使用
的外部輸入時鐘同步起來。XCK ( 發(fā)送器時鐘) 引腳只用于同步傳輸模式。發(fā)送器包括一個寫緩沖器，串行移位寄存器，奇偶發(fā)生器以及處理不同的幀格式所需的控制邏輯。寫緩
沖器可以保持連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)而不會在數(shù)據(jù)幀之間引入延遲。由于接收器具有時鐘和數(shù)據(jù)
恢復(fù)單元，它是USART 模塊中最復(fù)雜的?；謴?fù)單元用于異步數(shù)據(jù)的接收。除了恢復(fù)單
元，接收器還包括奇偶校驗，控制邏輯，移位寄存器和一個兩級接收緩沖器UDR。接收
器支持與發(fā)送器相同的幀格式，而且可以檢測幀錯誤，數(shù)據(jù)過速和奇偶校驗錯誤。

3、時鐘產(chǎn)生

1）USART支持4種模式的時鐘

時鐘產(chǎn)生邏輯為發(fā)送器和接收器產(chǎn)生基礎(chǔ)時鐘。USART 支持4 種模式的時鐘:正常的異
步模式，倍速的異步模式，主機同步模式，以及從機同步模式。USART 控制位UMSEL
和狀態(tài)寄存器C (UCSRC) 用于選擇異步模式和同步模式。倍速模式( 只適用于異步模式
) 受控于UCSRA 寄存器的U2X。使用同步模式 (UMSEL = 1) 時，XCK 的數(shù)據(jù)方向寄存器
(DDR_XCK)決定時鐘源是由內(nèi)部產(chǎn)生(主機模式)還是由外部生產(chǎn)(從機模式)。僅在同步模
式下XCK 有效。

2）內(nèi)部時鐘用于異步模式和同步主機模式（這里我也不是很懂~~，專業(yè)術(shù)語太多，不過說白了就是波特率的計算公式唄，不過好好看看肯定能明白的）

USART 的波特率寄存器UBRR 和降序計數(shù)器相連接，一起構(gòu)成可編程的預(yù)分頻器或波特
率發(fā)生器。降序計數(shù)器對系統(tǒng)時鐘計數(shù)，當(dāng)其計數(shù)到零或UBRRL 寄存器被寫時，會自動
裝入UBRR 寄存器的值。當(dāng)計數(shù)到零時產(chǎn)生一個時鐘，該時鐘作為波特率發(fā)生器的輸出
時鐘，輸出時鐘的頻率為fosc/(UBRR+1)。發(fā)生器對波特率發(fā)生器的輸出時鐘進(jìn)行2、8
或16 的分頻，具體情況取決于工作模式。波特率發(fā)生器的輸出被直接用于接收器與數(shù)據(jù)
恢復(fù)單元。數(shù)據(jù)恢復(fù)單元使用了一個有2、8或16個狀態(tài)的狀態(tài)機，具體狀態(tài)數(shù)由UMSEL、
U2X 與 DDR_XCK 位設(shè)定的工作模式?jīng)Q定。
Table 60 給出了計算波特率(位/秒)以及計算每一種使用內(nèi)部時鐘源工作模式的UBRR值
的公式。

3）倍速工作模式

通過設(shè)定UCSRA 寄存器的U2X 可以使傳輸速率加倍。該位只對異步工作模式有效。當(dāng)
工作在同步模式時，設(shè)置該位為"0”。
設(shè)置該位把波特率分頻器的分頻值從16 降到8，使異步通信的傳輸速率加倍。此時接收
器只使用一半的采樣數(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣及時鐘恢復(fù)，因此在該模式下需要更精確的系統(tǒng)
時鐘與更精確的波特率設(shè)置。發(fā)送器則沒有這個要求。