avr_io_port

Report
ATMega128 I/O Ports
KyungHee Univ.
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ATMega128 I/O Ports
6개의 8비트 양방향 병렬 I/O 포트(PORTA~F)
1개의 5비트 양방향 병렬 I/O 포트(PORTG)
 각 PORT별 3개 I/O 레지스터 영역
 DDR(Data Direct Register) : 입출력 방향 결정
 PORT(Data Register) : 데이터 출력 PORT
 PIN(Port Input Pins Register) : 포트의 입력 핀 Rg
 DDR, PORT : 읽기/쓰기 가능, PIN : 읽기만 가능
KyungHee Univ.
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ATMega128 I/O Ports의 특징
특징
 최대 40mA 구동 전류
 LED 1개 구동 가능
 선택 가능한 Pull Up 저항 내장
 20K – 100K Ohm
 Vcc, GND 사이에 입력단 보호 Diode 내장
Read-Modified-Write Cycle 지원
 다른 pin의 영향을 주지 않고 한 port 핀의 방향을
바꿀 수 있음
 DDRD &= (~0x03); // Input Port : PD0, PD1
 DDRF |= 0x03;
// Output Port : PF0, PF1
 SBI : Set Bit in I/O Register 과
 CBI : Clear Bit in I/O Register instruction 사용
KyungHee Univ.
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ATMega128 I/O Ports
모든 Port는 다음과 같은 특성을 갖는다.
 Bit-selectable pull-up resistors
 Bit-selectable tri-state outputs
 Schmitt trigger input
 Synchronized to the system clock : 입력신호의
안정성에 기여(Pin Read Operation 시 1.5Cycle
이전에 Pin 신호가 안정화 되어야 함)
 같은 port에 write한 다음 바로 read 시 nop
instruction 필요(1,5Cycle Delay) :
__no_operation();
 Symmetrical DC drive capability
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AVR port architecture
DDRx
pull-up resistor
PORTx
port pin
Tri_State
schmitt trigger buffer
analog switch
KyungHee Univ.
PINx
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ATMega128 I/O Ports
I/O Port input structure
 Protection diodes
 Programmable pull-up resistor
port pin
KyungHee Univ.
pull-up resistor
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IO Port Register
Port A-G 동일
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SFIOR: Special Function IO Reg.
PUD
 PUD Set 1 : Pull-Up Diable
 DDxn = 0, PORTxn = 1로 설정되어도 이 bit가 우
선함
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Port A 부가 기능
외부 memory 확장
 하위 8bit address와 8bit data
 ALE 신호
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Port B 부가 기능
Timer/Counter Output
SPI Bus Interface
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Port C 부가 기능
외부 memory 확장
 상위 8bit address
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Port D 부가 기능
 Timer/Counter Input
 USART Interface
 External Interrupt
 TWI Serial Interface
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Port E 부가 기능
 External Interrupt
 Timer/Counter Input and Output
 Analog Comparator
 UART Interface
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Port F 부가 기능
ADC Input
JTAG interface
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Port G 부가 기능
RTC Oscillator
External memory interface
 ALE/RD/WR
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ATMega128 I/O Ports
Port 이용 프로그램 작성시 고려 할 점
 Input pins 1.5 clock cycle delay를 갖는다.
 Read Operation을 실행하기 1.5 clock cycle
전에 Input Pin의 상태가 안정 되어야 한다.
 I/O 관련 프로그램을 보다
 Transportable,
 Readable,
 More bug free
하게 작성 하기 위한 예
• Timer/Counter0 Overflow Interrupt를 Enable 하는
경우
TIMSK |= b00000001; 와 같이 코딩 하는 것 보다
아래 와 같이 코딩 하는 것이 보다 적정 하다.
TIMSK |= (1<<TOIE0);
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AVR I/O port programming
 WinAVR\avr\include\avr\iom128.h File에 Port
사용에 관련된 정의가 있다.
예
/*Data Register, Port B */
#define PORTB _SFR_IO8(0x18)
// SFR: Special Function Registers
// _SFR_IO8(0x18): Memory $32($20 + $18) 번지,
//
I/O Port $18번지 + SFR Offset($20)
……
/*Port B Data Register – PORTB */
#define PB7 7
#define PB6 6
#define PB5 5
#define PB4 4
#define PB3 3
#define PB2 2
#define PB1 1
#define PB0 0
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AVR I/O port programming
 iom128.h에서 #define을 이용하여 정의한 Symbol은
아래와 같이 이해하기 쉬운 프로그램 작성을 가능하
게 한다.
예
PORTB = 0x05;
DDRB = 0x0A;
SPCR = (1<<SPE) | (1<<MSTR);
DDRB |= (1<<DDB2) | (1<<DDB0);
temp0 = PINB;
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AVR I/O port programming
 AND, OR, XOR 논리 연산을 이용한 Bit Operation
예
//toggle bit 5
PORTB = PORTB ^ 0x20; // invert
PORTB ^= 0x20; // invert again another way
//Set bits 7 and 2
PORTB = PORTB | 0x84;
PORTB |= (1<<PB7)|(1<<PB2) ; //shorter, more
portable
//Clear bit 0 and 1, but nothing else
PORTB = PORTB & 0xfc;
PORTB &= ~((1<<PB0)|(1<<PB1)); //more portable
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AVR I/O port programming
 Mask를 사용 하여 개별 Bit 값을 알 수 있다.
예
//Port D 의 D0 bit 가 1 인가를 Test 한다.
if(PIND & 0x01){take_some_action();}
위 예에서 0x01을 mask 라 한다.
D5 Bit가 0 인가를 Test 한다.
if(~PIND & 0x20){take_action();}
 avr-libc function bit_is_set() 과 bit_is_clear() 를
사용 하여 아래와 같이 프로그램 할 수도 있다.
if (bit_is_set(PINC, PC2) {return 0;}
while (bit_is_clear(SPSR,SPIF)) {}
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AND, OR, Shift Operation과 Mask을
이용 한 programming 예
 BCD Packing
 Unsigned char x3, x2, x1, x0 에 10진 수 4, 3, 2,1
이 저장 되어 있다. 이 를 unsigned char y1, y0 에
BCD Code로 Packing 하라.
BCD UnPacking
 Unsigned char y1, y0 에 Packed BCD 수 0x34,
0x12 가 저장 되어 있다. 이 를 unsigned char x3,
x2, x1, x0 에 UnPacking 하라.
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AVR I/O port programming 예
#include <avr/io.h>
void port_init(void){
PORTD |= 0x03;
DDRD &= (~0x03);
PORTF = 0x00;
DDRF = 0xff;
}
// External SW Pull Up
// Input Port
// Output Port
int main(void){
port_init();
// PINA 의 상태을 PORTF에 출력 한다.
while(1){
PORTF = PIND;
}
}
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AVR I/O port interfacing
 Pull-ups 기능은 Switch를 외부 저항 없이 Input
Port에 Interface 할 수 있게 한다. 그러나 Leakage
current 가 증가 할 우려가 있다.
 외부 조건(정전기, 부하에 의한 고전압 발생 등)에
대한 I/O Port protection에 대한 고려가 필요 함.
 LED Drive Circuits
 적절한 Current Limit Resistors의 선택이 필요함.
 Motor or relay drive circuits
 Inductive에 의한 고전압을 제거 하는 Diode 필요
 5V to 3.3V or 3.3V to 5V interfacing
 Voltage thresholds 가 같은 logic families Chip을
사용 하거나,
 Interface Chip : 74LVC244, TXB0108 등 이용
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