在AVR微控制器中實現類似於Arduino的引腳號

Question

我想爲Atmel ATMega32U4實現與Arduino的引腳號類似的東西。我看過Arduino的digitalWrite命令和相關的源文件，看看它們是如何做的，但我認爲這有點複雜，所以我想實現一個更基本的版本。

這個想法是有整數1到n代表AVR芯片上的每個I/O引腳。我開始用指針數組的DDR/PORT寄存器，其中該指數將代表銷地址：

volatile uint8_t *pin_port_dir_regs[] = { 
    0,    // NOT USED 
    0,    // NOT USED 
    0,    // NOT USED 
    0,    // NOT USED 
    0,    // NOT USED 
    0,    // NOT USED 
    0,    // NOT USED 
    &DDRE,   // PIN_7 
    &DDRB,   // PIN_8 
    0,    // NOT USED 
    0,    // NOT USED 
    0,    // NOT USED 
    0,    // NOT USED 
    0,    // NOT USED 
    0,    // NOT USED 
    &DDRB,   // PIN_15 
    &DDRB    // PIN_16 
}; 

volatile uint8_t *pin_port_out_regs[] = { 
    0,     // NOT USED 
    0,     // NOT USED 
    0,     // NOT USED 
    0,     // NOT USED 
    0,     // NOT USED 
    0,     // NOT USED 
    0,     // NOT USED 
    &PORTE,   // PIN_7 
    &PORTB,   // PIN_8 
    0,     // NOT USED 
    0,     // NOT USED 
    0,     // NOT USED 
    0,     // NOT USED 
    0,     // NOT USED 
    0,     // NOT USED 
    &PORTB,   // PIN_15 
    &PORTB    // PIN_16 
}; 

我還需要在每一個的DDRx/PORTx寄存器的知道比特數，所以我創造了另一個數組：

const uint8_t pin_bits[] = { 
    _BV(0), // NOT USED 
    _BV(0), // NOT USED 
    _BV(0), // NOT USED 
    _BV(0), // NOT USED 
    _BV(0), // NOT USED 
    _BV(0), // NOT USED 
    _BV(0), // NOT USED 
    _BV(6), // PIN_7 
    _BV(4), // PIN_8 
    _BV(0), // NOT USED 
    _BV(0), // NOT USED 
    _BV(0), // NOT USED 
    _BV(0), // NOT USED 
    _BV(0), // NOT USED 
    _BV(0), // PIN_14 
    _BV(1), // PIN_15 
    _BV(3) // PIN_16 
}; 

要設置引腳模式，並寫入到腳，我創建了以下功能：

void pin_mode(uint8_t pin, uint8_t direction) { 
    // defeference the pointer to the direction register 
    uint8_t port_dir_register = *(pin_port_dir_regs[pin]); 

    // get pin mask 
    uint8_t mask = pin_bits[pin]; 

    // set its mode 
    if (direction == INPUT) { 
     port_dir_register &= ~mask; 
    } else { 
     port_dir_register |= mask; 
    } 
} 

void pin_write(uint8_t pin, uint8_t level) { 
    // defeference the pointer to the output register 
    uint8_t port_out_register = *(pin_port_out_regs[pin]); 

    // get pin mask 
    uint8_t mask = pin_bits[pin]; 

    // set output 
    if (level == LOW) { 
     port_out_register &= ~mask; 
    } else { 
     port_out_register |= mask; 
    } 
} 

什麼是應該發生的是，你會打電話如pin_mode(7, OUTPUT)將引腳7設置爲輸出，然後pin_write(7, HIGH)將輸出設置爲1（其中OUTPUT和HIGH是預定義的宏）。代碼編譯併成功上傳到AVR，但是當我測試輸出時，它不響應。我想我必須寫一些內存位置，但不是對應於預期的寄存器。有沒有人看到我試圖做到這一點的方式有問題？

Answer 1

的原因，爲什麼你的代碼不能工作這一步是：

uint8_t port_out_register = *(pin_port_out_regs[pin]); 

你要寫信給位於特定地址的硬件寄存器。要做到這一點，你需要：

*(pin_port_out_regs[pin]) = some_value; 

否則，你只會修改堆棧內存沒有收益。

嘗試改變這個代替：

void pin_write(uint8_t pin, uint8_t level) 
{ 
    uint8_t *port_out_register = pin_port_out_regs[pin]; 
    uint8_t mask = pin_bits[pin]; 

    if (level == LOW) { 
     *port_out_register &= ~mask; 
    } else { 
     *port_out_register |= mask; 
    } 
} 

Answer 2

至於答案的評論我給：

你指的是什麼標準的文件嗎？

從安裝了avrlibc的avr-gcc是每個可用控制器的標準文件集合。

如果你的代碼是一樣的東西：

#include <avr/io.h> // automatic include correct io from device like 
        // <avr/iom32u4.h> in your case. That file defines 
        // all registers and pin descriptions and also irq 
        // vectors! 

// So you can write: 
int main() 
{ 
    DDRA= 1 << PA4; // enable output Pin 4 on Port A 
    PORTA= 1 << PA4; // set output Pin4 on Port A high 

    // and normally on startup all needed output pins will be 
    // set with only one instruction like: 
    // To set Pin 2..4 as output 
    DDRA= (1 << PA4) | (1 << PA3) | (1 << PA2); 
} 

做一個簡單的PORTA= 1 << PA4的函數調用是一個很大的浪費。並且定義你自己的寄存器名稱和引腳名稱是沒用的。所有的引腳已經被定義，你可以看到。

你的想法只有一個邏輯端口號位於「某處」魔術定義的端口看起來不是很自然。如果您設計電路和軟件，則必須按照數據表中所述處理引腳。沒有「邏輯引腳號」。這個想法只對更大的代碼大小有幫助:-)

此外，你必須記住哪些引腳也有像uarts和所有其他硬件東西的多個功能。因此移動到其他設備將始終需要查看引腳/端口使用情況。這裏的邏輯端口號也是硬件和自然軟件之間的一個複雜層。