用 C 编写 AVR

Question

我使用的是 Atmega328。我有 "randomly" 沿引出线分布的输出引脚，即它们不属于相同的端口。例如，我的输出引脚可能是 PB0、PB4、PC1、PC3 和 PD1。

我一直用汇编来给微控制器编程，所以这是我第一次使用C。我想知道的是，是否有办法避免对每个引脚使用DDRx和Px来设置或清除它们.

例如，我想用这样的东西来设置端口 B 的第一位：

#define NAME_1 DDRB,0

sbi NAME_1;

这可能吗？

编辑：

可能是我没表达清楚。我想要的是能够使用一些有意义的名称来引用某些 I/O 端口引脚。例如命名为PD3"blue_LED"，这样代码的可读性更好，如果以后改变了蓝色LED的位置，也可以方便的修改代码。换句话说，我希望能够打开和关闭某些名称未被硬编码的引脚。有办法吗？

Answer 1

我用 C++ 写了这样的东西：

//IO = I/O Subsystem
inline void Io_LEDred_Configure() {DDRB  |=   1<<0; } //Port B0
inline void Io_LEDred_On()        {PORTB |=   1<<0; }
inline void Io_LEDred_Off()       {PORTB &= ~(1<<0);}

inline void Io_LEDgreen_Configure() {DDRD  |=   1<<3; } //Port D3
inline void Io_LEDgreen_On()        {PORTD |=   1<<3; }
inline void Io_LEDgreen_Off()       {PORTD &= ~(1<<3);}

如果您必须将一个 IO 切换到另一个端口，您只需更改这三行即可。

在 C++ 中，编译器发出的代码与您作为汇编编码器编写的代码完全相同。在 C 中，您必须使用常规函数。但是这些电话会带来一些开销。如果你想避免这种情况，你必须使用宏：

#define IO_LEDRED_CONFIGURE DDRB  |= 1<<0
#define IO_LEDRED_ON        PORTB |= 1<<0
...

Answer 2

sbi指令的特殊之处在于它直接操作AVR平台上I/O端口中的一个位。使用 I/O 端口的正常过程是您必须使用其他指令（如 out）在 I/O 端口和寄存器之间复制整个单词。

也就是说，C 中没有 sbi。C 只是不知道某个特定平台的这些特殊功能。对于您举的程序集，您将在 C:

中编写

DDRB |= 1<<0;

我个人认为这看起来很简洁，但是你当然可以定义一个宏

#define sbi(x,b) (x) |= 1<<(b)

sbi(DDRB, 0);

（其中 b 是“位数”），也许反过来

#define cbi(x,b) (x) &= ~(1<<(b))

cbi(DDRB, 0)

这可行，但我推荐不使用它。虽然第一个符号 DDRB |= 1<<0; 对任何 C 程序员来说都是显而易见的，但使用这样的宏可能不是。

最后一点，如果您担心性能：我还没有验证这一点，但我很确定 avr-gcc 足够聪明，可以发出 sbi 和 cbi 指令，当对 I/O 端口的位掩码操作实际上只改变一个位时。 edit：请参阅 JLH 的实验结果回答 gcc-avr indeed 足够聪明，可以发出这些 sbi/cbi 说明。

Answer 3

我使用 avg-gcc 对 Atmel AVR 进行编程，支持包绝对了解 cbi、sbi 以及与此相关的所有说明。因此，除非您愿意，否则无需求助于汇编。这里有一些反汇编的 C 来证明它。

        PORTD |= (1 << PD0);
d8: 58 9a           sbi 0x0b, 0 ; 11

现在我将向您展示如何操作。您可以很容易地设置每个端口的每个位来进行输入或输出。

DDRA |= (1<<PA0);

具有使端口 A 上的引脚 0 成为输出的效果，如图所示：

bit76543210
   00000001  // or-ing the 1 adds 1 leaving the other bits alone.

要同时将引脚 A3 设为输出，请执行以下操作：

DDRA |= (1<<PA3);
bit76543210
   00001001 //  now the DDRA register looks like this, pins 0 and 3 set as outputs

很乏味，对吧？好吧，这些右侧表达式的计算结果为常量，因此您可以将它们组合成一个语句：

DDRA |= (1<<PA0) | (1<<PA3);

编译器会将右侧折叠成一个常量，然后|=将其存入寄存器。因此，您实际上每个端口只需要一个这样的语句，编译器使其非常高效。

它负责方向——输入或输出。接下来是设置和清除输出。

要设置输出：

PORTD |= (1<<PD); // turns pin 0 on port D on (high) as an output.
PORTD &= ~(1<<PD); // turns pin 0 on port D off (low) as an output.
PORTD ^= (1<<PD); // toggles it (high-> low) or (low->high as an output.

编辑：

对于你命名的关于使用有意义的名字的额外要求，你当然可以做到。我经常这样做是为了避免记住什么与什么有关。例如，来自同一个项目：

#define LED_INDICATOR_PIN   PA0
#define LED_INDICATOR_PORT  PORTA
#define LED_INDICATOR_DDR   DDRA

我在代码中引用了 'friendly' 个名称：

void initialize(void)
{
    // Set up an output pin to blink an LED to show sign of life.
    LED_INDICATOR_DDR |= (1 << LED_INDICATOR_PIN);

    // Set up TTY port.
    init_uart();
}

void toggleLED(void)
{
    LED_INDICATOR_PORT ^= (1 << LED_INDICATOR_PIN);
}

更容易阅读。那是你想要的吗？我知道我每次都这样做。

用 C 编写 AVR

Programming AVR in C

c

microcontroller

assembly

avr

atmega