AVR，51单片机IO结构

AVRIO具备多种IO模式:

1 高阻态 ，多用于高阻模拟信号输入，例如ADC数模转换器输入,模拟比较器输入

2 弱上拉状态(Rup=20K~50K)，输入用。为低电平信号输入作了优化，省去外部上拉电阻，例如按键输入，低电平中断触发信号输入

3 推挽强输出状态，驱动能力特强(>20mA),可直接推动LED，而且高低驱动能力对称.

使用注意事项：

写用PORTx,读取用PINx

实验时，尽量不要把管脚直接接到GND/VCC,当设定不当，IO口将会输出/灌入 80mA(Vcc=5V)的大电流,导致器件损坏。

作输入时：

1通常要使能内部上拉电阻，悬空(高阻态)将会很容易受干扰。(表面看好像是51的抗干扰能力强，是因为51永远有内部电阻上拉，)

2尽量不要让输入悬空或模拟输入电平接近VCC/2，将会消耗太多的电流，特别是低功耗应用场合------CMOS电路的特点

3读取软件赋予的引脚电平时需要在赋值指令out 和读取指令in 之间有一个时钟周期的间隔，如nop 指令。

4功能模块(中断，定时器)的输入可以是低电平触发，也可以是上升沿触发或下降沿触发。

5用于高阻模拟信号输入，切记不要使能内部上拉电阻，影响精确度。例如ADC数模转换器输入,模拟比较器输入

作输出时：

采用必要的限流措施，例如驱动LED要串入限流电阻

复位时:

复位时内部上拉电阻将被禁用。如果应用中(例如电机控制)需要严格的电平控制，请使用外接电阻固定电平

休眠时:

作输出的，依然维持状态不变

作输入的，一般无效，但如果使能了第二功能(中断使能)，其输入功能有效。例如 外部中断的唤醒功能。

AVR的C语言IO操作:

AVR的C语言基于ANSI C，没有像51那样扩展了位操作(布尔操作)，虽然汇编指令里面有SBI/CBI/SBIC/SBIS指令

所以需要采用 位逻辑运算 来实现，这是必须要掌握的。

IO口和功能寄存器的操作方法一样,但对于部分功能寄存器的读写有特殊要求，请参看手册。

不必考虑代码效率的问题，如果可能，GCCAVR会自动优化为SBI/CBI/SBIC/SBIS指令,跟汇编的效率是一样的。

例如 iom16.h 里面定义了 #define PA7 7

(这标准头文件定义了MCU的所有官方定义(包括寄存器，位，中断入口等)，但管脚的第二功能没有定义)

想PA7为1 PORTA|=(1

想PA7为0 PORTA=~(1

想PA7取反 PORTA^=(1

想检测PA7是否为1 if (PINA(1

想检测PA7是否为0 if !(PINA(1

* 为左移运算符，不懂的就要好好复习C语言基础了。

注意IO操作的顺序:

//上电默认DDRx=0x00,PORTx=0x00 输入，无上拉电阻

假设PA口驱动LED的负极，低电平灯亮

初始化方法1:

PORTA=0xFF; //内部上拉，高电平

DDRA=0xFF; //输出高电平---------灯一直是灭的

初始化方法2:

DDRA=0xFF; //输出低电平--------灯被错误点亮了

PORTA=0xFF; //输出高电平--------马上被熄灭了，时间很短(1个指令不到uS时间)，灯闪了一下，眼睛无法察觉

但要是这个IO口是控制炸药包的点火信号呢?工控场合要考虑可靠性的问题

模拟OC结构的IIC总线的技巧:

虽然AVR大多带有硬件IIC接口，但也有需要使用软件模拟IIC的情况

可以通过使用外部上拉电阻+控制DDRx的方法来实现OC结构的IIC总线。

IIC的速度跟上拉电阻有关，内部的上拉电阻阻值较大(Rup=20K~50K)，只能用于低速的场合

#define SDA 0 //PC0

#define SCL 1 //PC1

(程序初始化设定 SDA和SCL都是 PORT=0,DDR=0)

#define SDA_0() DDRA|=(1

#define SDA_1() DDRA=~(1

#define SCL_0() DDRA|=(1

#define SCL_1() DDRA=~(1

使用上面的SDA_0()/SDA_1()/SCL_0()/SCL_1()宏即可，直观，而且效率跟汇编是一样的。