УРОК 12
За каждым выводом любого микроконтроллера закреплено по несколько функций, число которых зависит от того, сколько периферийных устройств подключено к данному выводу.
Поскольку AVR являются восьмиразрядными микроконтроллерами, то разработчики для удобства пользователей объединили выводы в группы по восемь. Такая группа называется порт (Port). Удобство заключается в том, что для управления восьмиразрядными портами используются такие же восьмиразрядные регистры/переменные, как следствие, минимум кода и максимальное быстродействие.
Порты ввода/вывода (далее сокращенно – ПВВ) – предназначены для общения микроконтроллера с внешними устройствами. С их помощью передается информацию другим устройствам и принимается информация от них. В зависимости от типа, микроконтроллер может иметь от одного до семи ПВВ. Каждому порту ввода/вывода присвоено буквенное обозначение – A, B, C, D, E, F, G. Все порты в микроконтроллере равнозначные, восьмиразрядные (содержат восемь линий, они же выводы, они же разряды, они же биты) и двунаправленные – могут как передавать, так и принимать информацию. ПВВ в микроконтроллере обслуживают все его устройства, в том числе и периферийные. Поэтому, в зависимости от того, какое устройство будет работать с портом, он может принимать и передавать или цифровую информацию, или аналоговую.
Порты микроконтроллеров классифицируются по типу сигнала:
- цифровые порты – которые работают с цифровыми сигналами – логическими “нулями” и логическими “единицами”
- аналоговые порты – которые работают с аналоговыми сигналами – использующими плавно весь диапазон входных напряжений от нуля вольт до напряжения питания МК
- смешанные порты – могут оперативно переключаться с режима “цифровой порт” в режим “аналоговый порт”, и обратно.
В технической литературе и схемах ПВВ обозначаются следующим образом:
– “ Р ”– первая буква, означающая слово “порт”;
– “ А ” (В, С, D, E, F, G) – вторая буква, обозначающая конкретный порт;
– “ 0 ” (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) – третий символ – цифра, обозначающая конкретный вы-вод (регистр, бит) порта.
К примеру: “порт А” – РА, “пятый разряд порта А” – РА5.
Если в МК есть несколько портов, то не обязательно их имена могут идти по порядку – A, B, C. Может быть и так – В, С, D.
Кроме того, несмотря на то, что порты в данном микроконтроллере восьмиразрядные, выводов у порта не обязательно должно быть 8, может быть и меньше, к примеру 3 – PA0, PA1, PA2. В таком случае порт называют неполным, или урезанным.
Микроконтроллер ATmega8 имеет 28 выводов, каждый из них выполняет определенные функции. Нагрузку можно подключить к большинству предназначенных выводов, однако, не ко всем, ведь минимум пара выводов занята под питание.
Чтобы четко знать назначение каждого вывода МК используют даташит. В даташите определена распиновка (обозначение) всех выводов.
Рис. 1 Распиновка выводов микроконтроллера ATmega8
Для работы микроконтроллера, как и любой другой микросхемы, необходимо напряжение. Во избежание ложных срабатываний МК нужно питать только стабильным напряжением от 4,5 В до 5,5 В. Этот диапазон напряжений строго регламентирован и приведен в даташите.
Рис. 2 Подключение МК к источнику питания
Плюс («+») источника питания подсоединяется в 7-й ножке, обозначенной VCC. Минус «-» – к 8-й или 22-й ножке, которые имеют обозначение GND (GND – сокращенно от ground – «земля»).
Остальные ножки позволяют микроконтроллеру взаимодействовать с внешними устройствами. Они объединены в отдельные группы и называются порты ввода-вывода микроконтроллера. С помощью них можно как подавать сигналы на вход МК, например, с различных датчиков, так и выдавать сигналы для управления другими устройствами или для отображения информации на различных индикаторах и дисплеях.
Одним из преимуществ микроконтроллеров AVR, является тот факт, что при включении какого-нибудь периферийного устройства или его отдельной функции, выводы, соответствующие этому устройству, функции автоматически перенастраиваются под задачи этого устройства.
Рис. 3 Обозначение портов АТmega8
Микроконтроллер ATmega8 имеет три порта ввода-вывода: B, C и D. Порты могут быть полными и неполными. Полный порт состоит из восьми бит и соответственно имеет столько же одноименных выводов. У неполного порта меньше 8 бит, поэтому число выводов такого порта также менее восьми.
У данного МК порты B и D полные. Порт C неполный и имеет семь бит. Еще раз обратите внимание, что нумерация битов в портах начинается с нуля, например, PB0, PB1, PB2…
В микроконтроллере ATmega8 отсутствует порт A. Другие МК, имеющие большее число выводов, могут содержать как порт A, так и порт E. У микроконтроллеров с меньшим числом выводов может быть только один порт и тот неполный.