AVR事无巨细系列带书签

事无巨细，AVR学习系列 https://www.360docs.net/doc/447438381.html,发布

事无巨细，GCC AVR入门详解

终于拿到论坛新开的AVR的板子了，虽然只是个样板，自己焊的也很难看，但好歹能用，足够我折腾好些日子了。希望接下去的短短日子里，能小有收获，即便是最简单的东西也希望跟大家分享。

这是第一篇，我说说AVR的集成开发环境。也就是常说的IDE（Integrated Development Environment）。图片比较多，虽然用软件处理过体积，网页可能还是比较慢，还请见谅。

现今世界上的AVR开发环境可以说是百花齐放了，互相当然各有长短，我们看看都有哪些：首当其冲的应该还是IAR，为什么呢，因为当初AVR还在ATMEL胎中酝酿的时候，IAR公司参与了AVR的设计，因此可以认为IAR有更为正统的血液，它最了解AVR，它的编译器编出来的代码应该最优秀。好比你生的孩子还是你最了解——至少相当长一段时间是这样的。事实上，IAR for AVR确实展现了这个实力，它的功能确实最为强大，无论是源代码编写还是软件乃至硬件仿真，编译出来的代码也十分优秀。但是事物总是相对存在的，优点有时就意味着缺点。IAR功能全面而强悍，代价就是它的软件界面比较复杂，设置选项多，网上的资料也比较少，最要命的是这个软件非常的贵，好吧你说你有破解版，但是破解文件一般并不通用，而且破解方法一般都稍显繁琐。以上几条，对于新接触AVR的人来说，几乎是迈不过的坎。

接下来是官方的AVR studio，官方出品，但是一般没有人用这个软件来做开发环境，为什么呢，因为它本身不支持C语言，一般我们只用它的仿真功能搭配其他C编译器来用。

第三个，WINAVR，又称GCC AVR。GCC AVR应该是目前使用率最高的AVR开发环境了，软件

体积小，界面简单易用，教程资料很多，代码效率高，最重要的是，它是完全免费的。但是它几乎没有仿真调试的功能。所以我首要推荐GCC AVR+AVR studio搭建你的AVR IDE。

第四个，ICC AVR，大部分AVR教材所用的示例软件，也是十分简单易用，适合新手初学，在此也推荐选用，但是它的功能一般，bug比较多，比较高级的要求它应付起来就有些吃力了。

此外还有CODEVISION，最大的优点就是它的界面很像keil，这会吸引到众多从51转到AVR 的人，不过它有2K代码限制，破解方法又不多。略过不表。

归根结底，编译器始终不见得是最重要的，最重要的是使用编译器的人罢。只要适合你，你能用之写出优秀的程序，就是最好的。

我选择了GCC AVR。现在我来讲讲GCC AVR的一个最简单的开发流程。首先要从网上下载

事无巨细，AVR 学习系列 https://www.360docs.net/doc/447438381.html, 发布

WINAVR 这个软件，因为是免费软件，应该很容易找到。之后一路NEXT ，直到安装完毕。

下图显示了一个完整的GCC

工程的界面

可以看出来，GCC AVR 是个标准的windows 软件界面，有常见的菜单栏工具栏等等，选项也并不多，整个软件界面内容也不多，应该说是很亲切的界面。 下面我们来看怎样用GCC AVR 进行开发。

第一步，首先找到开始系统菜单里的WINAVR 程序文件夹，双击打开Programmers Notepad ，启

动GCC AVR ，然后点击菜单栏里的File —New Project(s),弹出以下对话框:

本页已使用福昕阅读器进行编辑。福昕软件（Ｃ）２００５－２０１０，版权所有，仅供试用。

将工程名和保存位置填好之后，确定，至此新建一个GCC AVR的工程完毕，可见如下界面：

第二步，添加.C文件,点击工具栏里的“新建”按钮，出现一个名字为NEW*的文本文件，而此时注意工具栏里的“保存”按钮是灰色的无法点击，所以要在这个文本里随意输入任意字符，这时可以将这个文本保存了。将文本在工程文件夹里保存为.c文件，这个就是我们将要用来编辑源代码的程序文件。第二步完成后有下图界面（非全图）：

第三步，将建好的C文件添加进GCC工程里。具体操作如下：右键工程文件（注意是工程文件而不是工程文件组），选择Add Files，选择刚才新建好的C文件，确定即可实现添加，添加完毕后可以输入源程序，也可以稍后几步再输。如下三图指示，第三图为添加完毕之后所见界面：

第四步，添加Makefile文件。

PS:如果说GCC AVR有什么缺点的话，要用户自己配置Makefile文件应该算其中一大缺点。Makefile是配置GCC AVR的编译信息的文件，GCC就是根据这个文件的信息来编译的，里面包含了MCU信号，频率，输出信息及优化选项等信息，Makefile每个GCC工程是必须要有的。不过配置Makefile其实也非常简单。

首先找到WINAVR程序文件组里的MFile，就是一盏黄色茶壶的的图标，打开之后见如下界面：

事无巨细，AVR 学习系列 https://www.360docs.net/doc/447438381.html, 发布

接着点击File

——

Save as ，将此文件另存到你的工程文件夹里。然后类似于添加C 文件的操作，把Makefile 添加至工程中。完成后有下图界面，注意看左边工程文件区：

第五步，配置Makefile 文件。双击打开Makefile ，找到如下地方：

本页已使用福昕阅读器进行编辑。福昕软件（Ｃ）２００５－２０１０，版权所有，仅供试用。

事无巨细，AVR学习系列 https://www.360docs.net/doc/447438381.html,发布

其中MCU=“你的主控芯片型号”，F_CPU="当前主控芯片的工作频率"，FORMAT=iHEX表示会输出HEX结尾的文件，可以供我们烧写，最后一个要注意（红色框），TARGET="你的C文件名，但是不要填写后缀名"，如上图图所示。如实更改完以上四项信息之后（一般只需要改第一和第四项），保存Makefile文件。

第六步，接下来在你添加的C文件有了源代码之后，保存C文件。然后如下图所指，依次点击Tool——[WinAVR]Make All,这时GCC AVR就开始编辑源文件了。

编译很快完成，GCC AVR 的编译速度还是过得硬的。软件会有编译结果框，里面会包含有一系列的信息，包括错误和警告信息，我们会经常根据这些信息进行程序的修改。编译结果的最后两行是此次编译的错误个数和编译时间的统计,如果Process Exit Code 后面的数字为0，则表示被编译的源代码基本上不会出现什么大问题，可以保证没有大的语法错误（但是不表示你的程序功能是正常的，质量是完美的）。

最后，你会发现工程程序文件夹多了许多文件，值得一提的是，后缀名为elf 的文件是仿真文件，可以在AVR studio 里进行仿真：

至此，一个简单完整的GCC AVR 工程开发流程到这里就告完结，一切复杂的过程都是这样开始的。

希望能给需要的人一些帮助。

电

子

园

出

品

B B

S .C E P A

R K

.C

O

M

e -

M

a i

l :

L

o s

i n g a

m o n g @

q q

.c

o m

事无巨细，流水灯简入

昨天写了GCC AVR的介绍，今天来做第一个同时也是最简单的实验：流水灯（又称跑马灯），是新手们为熟悉IO操作必做的第一个实验。

顾名思义，流水灯，即像水一样流动的灯，这里的“灯”是指我们开发板上的发光二极管（LED），“流动”既是让它按一定规则依次点亮。所以这次的任务是：让数个发光二极管以一定规则依次点亮。

首先我们来看看CEPARK AVR开发板的LED显示部分：

事无巨细，AVR学习系列 https://www.360docs.net/doc/447438381.html,发布

显而易见，流水灯由5V驱动电源，跳线帽，限流排阻，八个LED以及连在LED负极的AVR的PB 口构成，很简单的一个电路。

在此先把几个简单小知识点总结一下：

1.在绝大部分的微控制器（MCU）以及数字逻辑器件应用中,5V电源恐怕是最常见的电源供应值了。包括我们熟悉的51单片机，LCD1602，大部分的LED，庞大的74系列IC都是5V供电。

2.LED是灯，但它首先是个二极管，这表示它只在正向压降的情况下才有可能点亮，以上图为例，黑色三角形的尖端表示LED的负极，延伸到任何电路图都一样适用。正向压降即指LED 正极的电压大于负极。

3.排阻，一般是单列直插封装，即数个电阻的整合，有一个公共脚并且此脚对其他任意一脚直接的电阻都为某一额定值。

4.1k限流电阻。它的作用是限制流过LED的电流，防止LED烧坏。可为什么是1K呢？大家都知道，功率器件都是有其指定的额定功率，额定电压，额定电流这些参数的，器件在这些参数下有最佳的工作效率。LED也不例外。LED一般有3V和5V供电两种，其工作电压和电流跟其大小，发光颜色等有关。

这里我假设LED为3V工作电压，10mA工作电流（这些参数你可以在LED器件的数据手册上查阅，在此我只是假设），并且LED工作在额定电压和额定电流状态，那么限流电阻和LED是串联关系，所以加载在限流电阻上的电压应该是5-3=2V，电流是10mA，所以可以计算其阻值

=2V/10mA=200欧姆。

同样依据此思想，可以计算出CEPAR—K AVR开发板上的LED显示部分的限流电阻取1K时可以得到比较好的显示效果，同时不会严重影响LED的寿命。

了解上述几点之后，点亮LED应该变得非常容易了。当单片机IO输出低电平，则LED承载正向压降，电流的路径为“5V驱动电源端——>限流电阻——>LED——>单片机IO”，LED即被点亮。值得一提的是，AVR单片机的IO口可以吸收大约20mA的电流，驱动能力要比51强了不少。现在我们开始来编写流水灯的程序如下：

#include //IO操作头文件

#include //延时函数头文件

#define uint unsigned int

#define uchar unsigned char //宏定义

uchar a,n; //定义全局变量

事无巨细，AVR 学习系列 https://www.360docs.net/doc/447438381.html,

发布void init_portx(void); //函数声明 int main(void) {

init_portx(); //初始化子函数调用 while(1) {

for(n=0;n<8;n++) //循环 {

PORTB=1<

void init_portx(void) {

a=0x01; //a 赋初值0x01

DDRB=0xff; //PB 口方向寄存器，全部配置为输出模式 }

程序不长，短短26行，但是需要你有一点点C 语言的基础才能看懂。

1.avr/io.h,util/delay.h 都是GCC AVR 本身自带的头文件，分别可以据此进行AVR 的IO 口操作和延时子函数调用。使用GCC AVR 的朋友要逐渐熟悉各个常用的头文件。

2.AVR 的IO 口是标准的双向IO ，即输出或者输入，需要配置方向寄存器来事先规定，DDRA ，DDRB ，DDRC 和DDRD 分别是4组IO 的方向寄存器，都是八位，对应位置1则表示配置为输出状态，清0则表示输入状态。如DDRB=0xff 这句语句则把PB 口全部配置为输出状态。

3.标准C 语言本身并不支持循环移位操作，只能通过移位符“<<”“>>”来进行左移和右移操作。比如0000 0001左移一位则变为0000 0010。注意，最高位丢弃，最低位补零，它是不带符号位的移位！右移类同。

4.延时程序的调用，_delay_ms()，经查看，头文件中的定义为_delay_ms(double ms)，表示该函数的参数是double 型的，即双精度浮点数，即保持小数点后两位。所以你可以填写位数为2

本页已使用福昕阅读器进行编辑。福昕软件（Ｃ）２００５－２０１０，版权所有，仅供试用。

位的小数比如_delay_ms(1.11)。这点也许很多人不曾意识到。

5.全局变量定义时默认赋初值0，但是局部变量（即在函数中定义的变量）定义时默认初值任意，所以定义局部变量一定要赋初值，这点要谨记。要养成给变量赋初值的习惯。

6.人的视觉停留时间大概是0.1秒，即100ms，所以如果延时太短，人眼是察觉不出来灯的“流动”的。

程序的条理应该是比较清晰的，定义完全局变量，声明了函数之后，进入主函数，初始化端口，进入大循环，重复执行LED流动的for循环。

最后说说GCC AVR的一些特别的语法：

1.主函数要求返回值为int而不是一贯的void；

2.任何函数都要求填写形参，如果没有则要填void；

3.某些版本的GCC AVR，必须在最后添加一行空行，否则会出现警告（奇怪的现象）；

希望能给需要的人一点帮助。

事无巨细，独立键盘

经过多天的等待，元器件终于补齐了，虽然焊接的过程中出现了非常悲剧的事情，但最终我的板子得以“残”貌示人，就傻傻的高兴一下好了。

言归正传，今天写写独立按键的原理及编程方法。

按键是什么东西，我想这个就不必由我向各位阐述了。嗯，如你所见，按键种类繁多，功能有简有繁，极大的充斥着我们的生活。但是无论如何，所有的按键其实都有一个原型，来源于同一种原理，所有的按键无论多复杂，多华丽，都是从这样一个原型发展而成的。好比你就算长的再帅，你也是只猩猩变来的，呵呵。我们平日所见到的绝大部分的按键，其实都可以归类为一种，叫“接触式按键”。下图为一个典型的接触式按键（又称轻触开关）的实物图一：

需要特别说明的是，这里说的“接触”，是指机械层面上的接触，而不是感光或者某些特殊涂层（比如触摸屏）一类的接触。所以，按键的工作特性其实是一种机械特性，下文会详细说明。

现在来看一个最简单的按键的原理图（图二），

如上所见，一个按键的左右端分别是IO_1和IO_2，显然，在按键按下之前IO_1和IO_2是没有电气连接的，当按键按下之后，IO_1和IO_2就有了电气连接。但是，市面上所能买

到的接触式按键，绝大部分并不是上图那样只有两个引脚的，而是如图一所示有四个引脚，其中有什么悬殊呢，来看（图三）：

如上图，请对照图一想象，1、2、3、4分别对应按键的四个引脚，其中蓝色的线表示按键未被按下之时的状态，我成为初始状态，它是不导通的；而绿色的线是却永久导通的。各位明白了么，其实是两个相同的结构连在一起了。我们只要将需要按键开关作用的线路分别接在1、3和2、4的任意取一组合，概括起来就是（1，2）、（1，4）、（3，2）、（3，4）四种组合，都可以起到我们预期的开关作用。

相信以上说明使大家对按键的工作原理有了个比较清晰的认识了，现在来说说一个小知识。先看下图（图四）：

首先说明的是，上图的连法是不允许的，因为当按键按下之后，电源和地短接，会将导线直接烧毁。但是此处用作特例，假设导线不会烧毁。现在来提出一个问题，当按键按下以后，请问如果这时用万用表测量导线上任何一处的电压，得到的结果是VCC还是GND的点压呢？

答案是：GND，即表示测出的电压为0V。为什么呢，因为导线上，对于两端的电平是一种类似于程序语言逻辑运算里面的“与”，即对于导线两端：有零即为零，只有全为一是才为一。理解了这点，按键的工作前提就有了。

接下来讲按键工作的一个最重要的特性：抖动。且看下两图（图五、六）：

还以图四为例，按键未按下之前，图四按键左端的导线因为连在VCC上而显示高电平，右端显示低电平，按键按下后，按键闭合，整个导线都显示低电平，然后按键松开，又回到按键按下之前的点评状态。如果只考察按键左端的电平变化，应该是上左图中所显示的一个负脉冲波形。但是，实际上，正确的波形应该是上右图。相比于左图，大家都看到了在高低电平直接有一段锯齿一样的波形，这就是所谓的按键抖动。

为什么会有按键抖动呢，原因很简单，接触式按键是靠机械的接触来实现开关作用的。这种接触方式就注定了它要经历一个“接触不稳定——正在稳定中——彻底稳定”的一种过程。就好比你用手抓紧一颗石头，即使你一开始就很用力的握紧，也不可能马上就达到最紧的状态，也要经历一个从握住到最紧握的过程。那么在这个过程里，接触式按键就处于一种徘徊在“闭合”与“断开”两者之间的状态。体现在电路中，就是在一小段时间内有非常多的“按下——抬起”动作。而这段抖动的时间，大概是10~20毫秒，依不同的环境条件而定。

显而易见，按键的这种抖动是一种负面的存在，因为我们按下一次按键的时候，只希望发生一次按键的动作，得到一次按键的效果。但是抖动明显会把这种期望打破。所以我们怎么来避免这种影响呢。对了，延时，用延时的办法，在按键产生抖动的期间调用一个延时函数，来忽略对按键的读取，延时结束后，抖动也结束了，这时就可以得到一个稳定的按键电平。

有必要看看CEPARK AVR开发板的独立按键部分电路原理：

也是很简单的一个原理，K17~K20四个独立按键分别接在PB0,PD2,PD6,PD7四个IO口，按键的另外一段接地GND。在此说说什么是独立按键：即一个按键占用单独的一个I/O口；

所以，使用这四个按键，即是分别扫描PB0,PD2,PD6,PD7四个端口，如果扫描到某端口显示低电平，则表示该按键被按下了。以下附上源程序，功能是扫描开发板上的四个独立按键，并将扫描结果显示在数码管上。数码管显示函数部分的详细说明请在《事无巨细，数码管闪亮》一文查看，在此节省篇幅不做重复说明。

#include

#include

#define uint unsigned int

#define uchar unsigned char

unsigned char const LedData[]=

{0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xF8,

0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e};

unsigned char const LedPos[]=

{0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};

uchar n,x,key;

void HC595send(uchar x);

void init(void);

void HC595shift(void);

void HC595store(void);

void display(uchar pos,uchar dat);

uchar keyscan(void);

int main(void)

{

while(1)

{

x=keyscan(); //按键扫描，返回值存于全局变量X中

if(x) //当有按键按下时显示

{

init(); //设置数码管控制端口

display(0,x); //显示扫描值

}

}

}

void init(void)

{

PORTB=0x00;//B口全部低电平

DDRB=0xff;//B口全部输出

}

uchar keyscan(void) //键盘扫描函数，返回值对应按键

{

uchar temp=0,key_value=0; //定义局部变量

PORTB|=(1<<0);

DDRB&=~(1<<0); //设置PB0为输入口，不使用上拉电阻，高

阻态

temp=PINB; //读PB口电平

key_value=(temp&0x01); //保留最低位，屏蔽其他端口干扰

if(key_value==0) //第一次判断是否有按键按下

{

_delay_ms(20); //有按键按下，延时消抖

temp=PINB; //读PB口电平

key_value=(temp&0x01);//保留最低位，屏蔽其他端口干扰

if(key_value==0) //再次判断是否有按键按下

{

key=1; //消抖之后再次确认有按键按下，则表示按键确实按下}

}

while(!key_value) //送手检测

{

temp=PINB;

key_value=(temp&0x01);

}

/*以下扫描方式流程与上类同*/

PORTD|=(1<<2);

DDRD&=~(1<<2);

temp=PIND;

key_value=(temp&0x04);

if(key_value==0)

{

_delay_ms(20);

temp=PIND;

key_value=(temp&0x04);

if(key_value==0)

{

key=2;

}

}

while(!key_value)

{

temp=PIND;

key_value=(temp&0x04); }

PORTD|=(1<<6);

DDRD&=~(1<<6);

temp=PIND;

key_value=(temp&0x40);

if(key_value==0)

{

_delay_ms(20);

temp=PIND;

key_value=(temp&0x40);

if(key_value==0)

{

key=3;

}

}

while(!key_value)

{

temp=PIND;

key_value=(temp&0x40); }

PORTD|=(1<<7);

事无巨细，AVR 学习系列 https://www.360docs.net/doc/447438381.html, 发布

DDRD&=~(1<<7); temp=PIND;

key_value=(temp&0x80); if(key_value==0) { _delay_ms(20); temp=PIND;

key_value=(temp&0x80); if(key_value==0) { key=4;

}

}

while(!key_value) { temp=PIND;

key_value=(temp&0x80);

}

/*以上扫描方式流程与上类同*/ return key; //返回按键值

}

void HC595send(uchar x) {

uchar n,temp; for(n=0;n<8;n++) { temp=x&0x80; if(temp!=0)

{

本页已使用福昕阅读器进行编辑。福昕软件（Ｃ）２００５－２０１０，版权所有，仅供试用。