Микроконтроллеры семейства AVR, такие как ATmega328, содержат различные типы регистров для управления и хранения данных. Эти регистры играют ключевую роль в работе микроконтроллера, обеспечивая взаимодействие между различными его частями.
Основные типы регистров:
- Регистры общего назначения (General Purpose Registers, GPR)
- Это 32 регистра (R0-R31), которые могут использоваться для временного хранения данных и выполнения арифметических операций. Каждый регистр имеет размер 8 бит.
- Они доступны через инструкции работы с памятью и могут быть использованы для различных целей, таких как хранение промежуточных результатов вычислений, указателей на данные и т.д.
- Регистр состояния программы (Status Register, SREG)
- Этот регистр содержит флаги, отражающие состояние процессора после выполнения инструкций. Например, флаг переноса (C), флаг нуля (Z), флаг отрицательного результата (N) и другие.
- Регистр SREG доступен только для чтения/записи побитно.
- Указатель стека (Stack Pointer, SP)
- Указывает на вершину стека в памяти RAM. Используется при вызовах подпрограмм и обработке прерываний.
- Стек используется для сохранения адресов возврата и локальных переменных функций.
- Регистры ввода-вывода (I/O Registers)
- Специальные регистры, предназначенные для взаимодействия с периферийными устройствами микроконтроллера. В ATmega328 их более 60.
- Примеры: порты ввода-вывода (PORTB, PORTD), таймеры/счетчики (TCCR0A, TCCR1B), UART (UCSR0A, UCSR0B).
- Регистры I/O позволяют управлять работой портов, таймеров, АЦП, USART и других периферийных устройств.
- Регистры специальных функций (Special Function Registers, SFR)
- Включают в себя регистры состояния, управления и конфигурации различных модулей микроконтроллера.
- Пример: регистры управления прерываниями (EIMSK, EIFR), регистры конфигурации EEPROM (EEARH, EECR).
- Регистры адресации (Address Registers)
- Используются для указания адресов в памяти программ и данных.
- Например, регистр Z – это 16-битный регистр, который может указывать на любую ячейку памяти программ или данных.
- Регистры управления энергопотреблением (Power Management Registers)
- Позволяют контролировать режимы энергосбережения микроконтроллера.
- Пример: регистр SMCR (Sleep Mode Control Register) управляет спящими режимами микроконтроллера.
- Регистры прерываний (Interrupt Registers)
- Управляют обработкой прерываний. К ним относятся регистры маски прерываний (EIMSK), регистры флагов прерываний (EIFR) и другие.
- Эти регистры определяют, какие прерывания разрешены, а также хранят информацию о произошедших прерываниях.
- Регистры EEPROM
- Микроконтроллер ATmega328 имеет встроенную энергонезависимую память EEPROM, доступ к которой осуществляется через специальные регистры (например, EEARL, EEDR).
- Регистры A/D-преобразователя (ADC Registers)
- Управляют аналого-цифровым преобразователем (АЦП). К ним относятся регистры ADCSRA (управление и статус АЦП), ADMUX (выбор канала и режима работы) и другие.
- Регистры сторожевого таймера (Watchdog Timer Registers)
- Контролируют работу сторожевого таймера, который предназначен для перезагрузки системы в случае зависания.
- Пример: WDTCR (Watchdog Timer Control Register).
- Регистры USART
- Управляют универсальным синхронным/асинхронным приемником/передатчиком (USART).
- Пример: UDR (USART Data Register), UBRRH/L (USART Baud Rate Registers).
- Регистры SPI
- Управляют интерфейсом SPI (Serial Peripheral Interface).
- Пример: SPCR (SPI Control Register), SPDR (SPI Data Register).
- Регистры TWI (I²C)
- Управляют двухпроводным интерфейсом I²C.
- Пример: TWBR (TWI Bit Rate Register), TWCR (TWI Control Register).
- Регистры аналогового компаратора (Analog Comparator Registers)
- Управляют аналоговым компаратором.
- Пример: ACSR (Analog Comparator Status and Control Register).
Эти регистры обеспечивают гибкость и функциональность микроконтроллеров серии AVR, позволяя разработчикам эффективно использовать ресурсы устройства для решения различных задач.
Вот несколько примеров использования регистров в коде для микроконтроллера ATmega328 на языке C: 1. Работа с регистрами общего назначения #include <avr/io.h> int main() { // Используем регистр R16 (это эквивалент R16) uint8_t a = 5; asm volatile("mov r16, %0" : : "r"(a)); // Выполняем сложение с другим значением uint8_t b = 10; asm volatile("add r16, %0" : : "r"(b)); // Считываем результат обратно в переменную asm volatile("mov %0, r16" : "=r"(a) :); while(1); } 2. Установка флага в регистре состояния программы (SREG) #include <avr/io.h> int main() { // Устанавливаем флаг переноса (C) в регистре SREG SREG |= (1 << C); while(1); } 3. Настройка порта B для вывода данных #include <avr/io.h> int main() { // Настраиваем все пины порта B на вывод DDRB = 0xFF; // Все биты порта B настроены на выход // Задаем начальное значение на выходе PORTB = 0x00; // Все пины порта B установлены в низкий уровень while(1) { // Инвертируем состояние всех пинов порта B PORTB ^= 0xFF; // Задержка перед следующей инверсией _delay_ms(500); } } 4. Использование таймера/счётчика 0 для генерации прерывания #include <avr/io.h> #include <avr/interrupt.h> volatile uint8_t count = 0; ISR(TIMER0_OVF_vect) { count++; } int main() { // Настраиваем таймер 0 на нормальный режим работы TCCR0A = 0x00; // Включаем прерывание по переполнению таймера 0 TIMSK0 |= (1 << TOIE0); // Запускаем таймер 0 с предделителем 1024 TCCR0B = (1 << CS02) | (1 << CS00); sei(); // Разрешаем глобальные прерывания while(1) { if(count >= 100) { // Делаем что-то каждые 100 прерываний count = 0; // Например, включаем светодиод PORTB |= (1 << PB0); } } } 5. Чтение значения с аналогового входа через ADC #include <avr/io.h> void adc_init() { // Настраиваем ADC на использование VCC в качестве опорного напряжения ADMUX = (1 << REFS0); // Включаем ADC и устанавливаем делитель частоты на 128 ADCSRA = (1 << ADEN) | (1 << ADPS2) | (1 << ADPS1) | (1 << ADPS0); } uint16_t read_adc(uint8_t channel) { // Выбираем канал для преобразования ADMUX &= ~((1 << MUX3) | (1 << MUX2) | (1 << MUX1) | (1 << MUX0)); // Очистим старые // настройки ADMUX |= (channel & 0x07); // Установим новый канал // Начинаем преобразование ADCSRA |= (1 << ADSC); // Ждем завершения преобразования while(ADCSRA & (1 << ADSC)); return ADC; } int main() { adc_init(); while(1) { uint16_t value = read_adc(0); // Читаем значение с канала 0 // Обрабатываем полученное значение // ... } } Эти примеры демонстрируют базовые операции с регистрами в микроконтроллерах AVR, включая управление вводом-выводом, обработку прерываний и работу с периферийными модулями.
Загрузка...