I/O端口的作用和使用方法

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：图4-41I／O引脚等效原理图本节所有的寄存器和位以通用格式表示：小写的“x”表示端口的序号，而小写的“n”代表位的序号，但是在程序里要写完整。通用数字I／O的端口为具有可选上拉电阻的双向I／O端口。图4-42通用数字I／O说明：WRx、WPx、WDx、RRx、RPx和RDx对于同一端口的所有引脚都是一样的。注意SBI指令能够用来改变端口的单个位。表4－15端口引脚配置

作为通用数字I／O使用时，AVR所有的I／O端口都具有真正的读—修改—写功能。这意味着用SBI或CBI指令改变某些管脚的方向（或者是端口电平、禁止／使能上拉电阻）时不会改变其他管脚的方向（或者是端口电平、禁止／使能上拉电阻）。输出缓冲器具有对称的驱动能力，可以输出或吸收大电流，直接驱动LED。所有的端口引脚都具有与电压无关的上拉电阻，并有保护二极管与V CC和地相连，如图4-41所示。

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图4-41　I／O引脚等效原理图

本节所有的寄存器和位以通用格式表示：小写的“x”表示端口的序号，而小写的“n”代表位的序号，但是在程序里要写完整。例如，PORTB3表示端口B的第3位，而本节的通用格式为PORTxn。每个端口都有三个I／O存储器地址：数据寄存器ORTx、数据方向寄存器——DRx和端口输入引脚——INx。数据寄存器和数据方向寄存器为读／写寄存器，而端口输入引脚为只读寄存器。但是需要特别注意的是，对PINx寄存器的某一位写入逻辑“1”将造成数据寄存器相应位的数据发生“0”与“1”的交替变化。当寄存器MCUCR的上拉禁止位PUD置位时所有端口的全部引脚的上拉电阻都被禁止，多数端口引脚是与第二功能复用的。通用数字I／O的端口为具有可选上拉电阻的双向I／O端口。图4-42所示为通用数字I／O。

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图4-42　通用数字I／O

说明：（1）WRx、WPx、WDx、RRx、RPx和RDx对于同一端口的所有引脚都是一样的。clk I／O、SLEEP和PUD则对所有的端口都是一样的。

（2）配置引脚每个端口引脚都具有三个寄存器位：DDxn、PORTxn和PINxn，如P75“I／O端口寄存器的说明”所示。DDxn位于DDRx寄存器，PORTxn位于PORTx寄存器，PINxn位于PINx寄存器。DDxn用来选择引脚的方向，当DDxn为“1”时，Pxn配置为输出；否则为输入。引脚配置为输入时，若PORTxn为“1”，上拉电阻使能。如果需要关闭这个上拉电阻，可以将PORTxn清零，或者将这个引脚配置为输出。复位时各引脚为高阻态，即使此时并没有时钟在运行。

（3）当引脚配置为输出时，若PORTxn为“1”，引脚输出高电平（“1”），否则输出低电平（“0”）。使引脚电平交替变化，不论DDRxn是什么内容，向PINxn写逻辑“1”就会使PORTxn的值在“0”和“1”来回变化。注意SBI指令能够用来改变端口的单个位。

（4）输入与输出之间的切换在（高阻态）三态（｛DDxn，PORTxn｝＝0b00）和输出高电平（｛DDxn，PORTxn｝＝0b11）两种状态之间进行切换时，上拉电阻使能（｛DDxnPORTxn｝＝0b01）或输出低电平（｛DDxn，PORTxn｝＝0b10），这两种模式必然会有一个发生。通常，上拉电阻使能是完全可以接受的，因为高阻环境并不在乎是强高电平输出还是上拉输出。如果实际应用环境不允许这样，则可以通过置位MCUCR寄存器的PUD来禁止所有端口的上拉电阻。在上拉输入和输出低电平之间切换也有同样的问题。用户必须选择高阻态（｛DDxn-PORTxn｝＝0b00）或输出高电平（｛DDxn，PORTxn｝＝0b11）作为中间步骤，如表4-15所示。

表4－15　端口引脚配置

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I/O端口的作用和使用方法

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