AVR AT2313 mikrovaldiklio UART'ą (Universal Asynchronous Receiver and Transmitter) galime laikyti mikrovaldiklio COM prievadu, kuris turi tokias pačias savybes, kaip ir asmeninio kompiuterio RS232 prievadas. Skirtumas tik toks, kad kompiuterio COM prievado signalų įtampų lygiai yra +/-12 V, o mikrovaldiklio 0..5 V. UART privalumas yra tas, kad jis nereikalauja programinio RS232 protokolo įgyvendinimo, kadangi tai atlieka integruota schema mikrovaldiklio viduje. Todėl pakanka tik nustatyti tos schemos parametrus įrašant reikšmes į UART registrus UBRR bei UCR. UBRR registras skirtas duomenų siuntimo/priėmimo greičiui nustatyti, kuris tiesiogiai priklauso nuo kvarcinio rezonatoriaus prijungto prie mikrovaldiklio. Lentelėje (1 pav.) pateikta keletą UBRR registro reikšmių, kaip matyti prie skirtingų kvarcinio rezonatoriaus dažnių reikšmių gauname skirtingus duomenų perdavimo greičius. Pagal lentelę minimalus duomenų perdavimo greitis yra 2400 bps, esant poreikiui gauti 1200 bps galima išsisukti iš padėties. Tokiu atveju nustatome UBRR = 103, kuris atitinka 2400 bps greitį prie 4 MHz kvarcinio rezonatoriaus. Tik šiuo atveju naudojame ne 4 MHz bet 2 MHz rezonatorių, tokiu būdu gauname reikiamą UART duomenų perdavimo spartą 1200 kbs. Tokia pati situacija, iš principo, galima ir į duomenų perdavimo spartos didinimą, bet tai paprastai nenaudojama.
1 pav. Keletas UBRR registro reikšmių
UCR registras skirtas UART'o valdymui, keičiant jo reikšmes galime valdyti siuntimo bei priėmimo pertrauktis. UART'as valdomas įrašant vienetus bei nulius į registro UCR skiltis RXCIE, TXCIE, UDRIE, RXEN, TXEN. Pirmos trys skiltys valdo UART'o pertrauktis, likusios dvi leidžia įjungti bei išjungti siuntimą.
Bandymams su UART reikės keleto dalykų, tai C kompiliatoriaus (IAR ar kito), programatoriaus, terminalo skirto darbui su RS232 bei pačio prietaiso (2 pav.). Prietaisui pagaminti reikės AT90S2313 mikrovaldiklio, MAX232 mikroschemos, 4 MHz kvarco, RS232 jungties, keleto kondensatorių bei varžų su šviesos diodais. Patogumo sumetimais, galite naudoti 3 mm skersmens šviesos diodus. Šveisos diodai reikalingi tam, kad būtų galima matyti ką mikrovaldiklis priėmė per UART'ą.
2 pav. Principinė schema
Bandymus pradėkime nuo paprastos mirkovaldikliui skirtos programos, kuri pastoviai per UART siunčia skaičių 5. Tokiu metodu lengva patikrinti ar teisingai prijungta MAX232 mikroschema.
#include "io2313.h"
void main()
{
UBRR=143; // Nustatome 4800 bps perdavimo greitį 11 MHz rezonatoriui
//Įjungiame perdavimo pertraukt į 1-> TXCIE
//Įjungiame perdavimo pertrauktį per UART kai UDR tuščias
//Išjungiame priėmimą 0-> RXEN
//Įjungiame perdavimą 1-> TXEN
UCR=(1<<TXCIE)|(1<<UDRIE)|(0<<RXEN)|(1<<TXEN);
SREG =128;// Įjungiame globalias pertrauktis
while(1) // Ažminas ciklas
{}
}
#pragma vector=UART_UDRE_vect //Pertraukties procedūra kai UDR=0
__interrupt void UDR_tuscias()
{
UDR=0x35; // Siunčiam ASCII simbolį, kuris atitinka skaičių 5
}
Sukompiliuota programa: test.hex.
Jei naudojate „IAR“ programą kodo kompiliavimui būtinai nustatykite parametrus, kad programa atpažintų (1<<TXCIE) simbolika. Tam reikia nueiti į „Project“ -> „Options“ ir pažymėti „Enable bit definition“ (3 pav.).
3 pav. Parametro nustatymas „<<“ simbolio atpažinimui
Pateiktas kodas yra toks, kad kiekvieną kartą kai iš UDR registro išsiunčiamas simbolis įvyksta UART_UDRE_vect pertrauktis, prie kurios pririštas programos kodas. Mūsų atveju programos kodas yra UDR=0x35. Taigi, kiekvieną kartą, kai ištuštėja UDR įvykdoma programa, kuri papildo UDR registrą. Siuntimas per UART automatiškai aktyvuojamas, kai atsiranda bet koks skaičius UDR registre. Pagal tai galima spręsti, kad mikrovaldiklis pastoviai perdavinės per UART 0x35 reikšmę. Siunčiamų duomenų patikrinimui galima naudoti „Windows“ operacinės sistemos „Hyper terminal“ programą.
4 pav. Parametrų nustatymas „Hyper terminal“ programoje
Prijungus maitinimą prie mikrovaldiklio ir paleidus „Hyper terminal“ programą bei nustačius ryšio parametrus (4 pav.), ekrane galima pamatyti kaip mikrovaldiklis perdavinėja skaičių 5, kadangi 0x35 ASCII kodo reikšmė yra penketas (5 pav.).
O dabar pabandykime perduoti bei priimti naudojant tą pačią „Hyper terminal“ programą. Šiuo atveju programos kodas tampa sudėtingesnis, kadangi tenka ne tik priimti apdoroti duomenis, bet taip pat rezultatą išsiųsti atgal į „Hyper terminal“ programą.
#include "io2313.h"
void main()
{
UBRR=143; // Nustatome 4800 bps perdavimo greitį 11 MHz rezonatoriui
//Įjungiame perdavimo pertrauktį 1-> TXCIE
//Įjungiame priėmimo pertrauktį 1->RXCIE
//Įjungiame priėmimą 1-> RXEN
//Įjungiame perdavimą 1-> TXEN
UCR=(1<<RXCIE)|(1<<TXCIE)|(1<<RXEN)|(1<<TXEN);
SREG =128;// Įjungiame globalias pertrauktis
while(1) // Ažminas ciklas
{}
}
#pragma vector = UART_RX_vect //Priėmimas
__interrupt void UDR_RX()
{
int b;
b=UDR-0x30; // Eliminuojame ASCII
PORTB=b;// Gauta simbolį siunčiame į PORTB
b+=2;// Pridedame dvejetą prie priimtos vertės
UDR=0x30+b;// Perduodame ASCII atgal į UART
}
Sukompiliuota programa: test2.hex.
Programos veikimas remiasi tuo, kad priėmus iš terminalo kokį nors simbolį, mikrovaldiklyje vykdoma pertrauktis UART_RX_vect ir įvykdoma su ja susijusi programos dalis. Šiuo atveju priimtas simbolis yra ASCII tipo. Tam, kad skaičius nuo 1 iki 0 būtų teisingai PORTB atvaizduotas, iš priimtos reikšmės atimame 0x30. Tai daroma dėl ASCII klaviatūros kodavimo. Tarkim, paspaudžiamas skaičius 6, per terminalą skaitmuo perduodamas kaip 0x36. Tada programa išgauna paspausto klavišo reikšmę 6 ir dvejetainiu kodu atvaizduoja įjungdama šviesos diodus (2 pav.). Tai programoje atitinka PORTB=b. Prie to skaičiaus pridedamas 2 ir kaip ASCII kodas išsiunčiamas atgal. „Hyper terminal“ programoje matysime rezultatą, kai paspaudžiamas koks nors skaičius ir priimamas 2 vienetais didesnis (6 pav.).
Kaip matyti (6 pav.), paspaudus 2, gražinama padidinta reikšmė 4, ta pati situacija ir su 5 ->7, 6->8 ir t.t.
Taigi, UART gali būti patogus įrankis perduoti duomenims į personalinį kompiuterį arba būti puiki priemonė nuotolinio valdymo sistemai, kaip atkodavimo ir komandų formavimo įrenginys.
Papildymas: forumietis slotkevitch2 suprojektavo RS232 - TTL signalų konverterį:
