AVR开发 Arduino方法 端口子系统

Posted 2020-10-01

　　Arduino UNO R3使用的主处理器ATMega328P上有3个8位的输入/输出端口，它们分别是PB，PC和PD。Arduino IDE提供的Blink示例可以帮助我们了解端口的数字输出功能：

 1 int led = 13;
 2 
 3 void setup() {                
 4   pinMode(led, OUTPUT);     
 5 }
 6 
 7 void loop() {
 8   digitalWrite(led, HIGH);
 9   delay(1000);
10   digitalWrite(led, LOW);
11   delay(1000);
12 }

　　这个示例使Arduino 13（PB5）引脚上的LED闪烁。与数字输出相关的Arduino库函数有：

　　pinMode(pin, mode)：配置指定引脚为输入或输出
　　pin：指定引脚
　　mode：OUTPUT（输出），INPUT（输入）或INPUT_PULLUP（带上拉电阻的输入）
　　digitalWrite(pin, value)：从指定引脚输出电平
　　pin：指定引脚
　　value：LOW（低电平，0V），HIGH（高电平，5V）

　　ATMega328P的每个端口都由3个相关寄存器控制，方向寄存器DDRx（x = B, C, D）用于指定端口引脚方向，若向其中某位写入1，则该位控制的引脚被设置为输出，写入0则为输入。输出寄存器PORTx（x = B, C, D）在该端口引脚被设置为输出时，写入1则输出高电平，写入0则输出低电平；在该端口引脚被设置为输入时，写入1则对其启用上拉电阻，即在该端口引脚被悬空时默认输入高电平。输入寄存器PINx（x = B, C, D）在端口引脚被设置为输入时存储该端口引脚的输入，若端口引脚输入高电平，则寄存器相应位被置为1，输入低电平则置为0。
　　通过直接访问寄存器改写以上程序：

1 void setup() {
2   DDRB |= (1 << PB5);
3 }
4 
5 void loop() {
6   PORTB ^= (1 << PB5);
7   delay(1000);
8 }

　　向电路中添加一个按键，让它的两端分别连接在Arduino 2（PD2）引脚和GND（地）引脚上（如下所示）。

　　这样使得按键在没有按下时2（PD2）引脚处于悬空状态，因此需要将2（PD2）引脚设置为带上拉电阻的输入模式：

 1 const int buttonPin = 2;
 2 const int ledPin =  13;
 3 
 4 int buttonState = 0; 
 5 
 6 void setup() {
 7   pinMode(ledPin, OUTPUT);      
 8   pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP);     
 9 }
10 
11 void loop(){
12   buttonState = digitalRead(buttonPin);
13 
14   if (buttonState == HIGH) {     
15     digitalWrite(ledPin, HIGH);  
16   } 
17   else {
18     digitalWrite(ledPin, LOW); 
19   }
20 }

　　除了pinMode()函数外，与数字输入相关的Arduino库函数有：

　　digitalRead(pin)：从指定引脚上读取电平
　　pin：指定引脚
　　函数返回LOW（低电平，0V）或HIGH（高电平，5V）

　　通过直接访问寄存器改写以上程序：

 1 void setup() {
 2   DDRB |= (1 << PB5);
 3   DDRD &= ~(1 << PD2);
 4   PORTD |= (1 << PD2);
 5 }
 6 
 7 void loop() {
 8   if (PIND & (1 << PD2)) {
 9     PORTB |= (1 << PB5);
10   } else {
11     PORTB &= ~(1 << PB5);
12   }
13 }