我玩Arduino，但我使用寄存器開發(fā)

摘要：Arduino開發(fā)板常用的芯片是Atmel公司生產(chǎn)的AVR微控制器系列。最常見的是ATmega328P，被廣泛用于Arduino Uno開發(fā)板。使用Arduino平臺開發(fā)AVR的單片機(jī)非常方便。ArduinoIDE提供了一個(gè)非常簡潔、易于使用的開發(fā)環(huán)境，使編寫和上傳代碼變得簡單。它提供了一套簡化的函數(shù)庫和API，使開發(fā)者可以輕松地與ATmega328P的硬件進(jìn)行交互，無需深入了解底層的寄存器操作。但是Arduino也可使用寄存器開發(fā)。

一、使用Arduino點(diǎn)燈

使用ArduinoIDE開發(fā)AVR的ATmega328P單片機(jī)非常方便。在官網(wǎng)下載ArduinoID后，使用IDE自帶的實(shí)例就可以玩耍了。

//thesetupfunctionrunsoncewhenyoupressresetorpowertheboard
voidsetup(){
//initializedigitalpinLED_BUILTINasanoutput.
pinMode(LED_BUILTIN,OUTPUT);
}

//theloopfunctionrunsoverandoveragainforever
voidloop(){
digitalWrite(LED_BUILTIN,HIGH);//turntheLEDon(HIGHisthevoltagelevel)
delay(1000);//waitforasecond
digitalWrite(LED_BUILTIN,LOW);//turntheLEDoffbymakingthevoltageLOW
delay(1000);//waitforasecond
}

這樣看起來非常簡單，這跟學(xué)習(xí)STM32單片機(jī)完全不一樣，可能大家一聽你是玩Arduino的就覺得那玩意太垃圾了。其實(shí)這個(gè)單片機(jī)也有高大上一點(diǎn)的玩法。

二、AVR單片機(jī)IO操作步驟

在玩AVR的ATmega328P之前先了解一下AVR單片機(jī)。AVR的IO端口是標(biāo)準(zhǔn)的雙向口，在復(fù)位時(shí)所有端口處于高阻態(tài)，AVR的每個(gè)端口對應(yīng)三個(gè)寄存器，即DDRx，PORTx，PINx。在使用AVR單片機(jī)之前，一定要根據(jù)引腳功能對相應(yīng)的端口初始化，否則，端口很可能不能正常工作。當(dāng)單片機(jī)的引腳作為通用數(shù)字I/O口使用時(shí)，每個(gè)引腳都具有3個(gè)寄存器位：DDRxn、PORTxn、PINxn。

AVR單片機(jī)中對IO口進(jìn)行操作之前需要進(jìn)行相應(yīng)的初始化設(shè)置，其設(shè)置步驟如下：

1 通過方向寄存器DDRx設(shè)置相應(yīng)的端口為輸入或者輸出。

2 如果設(shè)置為輸出的話，把需要輸出的數(shù)據(jù)送往數(shù)據(jù)寄存器PORTx。如果設(shè)置為輸入的話，從輸入寄存器PINx中讀取外部的輸入值，同時(shí)可以通過設(shè)置PORTx來設(shè)置相應(yīng)的引腳是否需要上拉電阻。

三、使用Atmel Studio點(diǎn)燈

Atmel Studio是Atmel（現(xiàn)在是Microchip）公司推出的一款集成開發(fā)環(huán)境（IDE），專門用于嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)。提供了豐富的工具和功能，以支持Atmel微控制器的編程、調(diào)試和部署。Atmel Studio支持多種編譯器，包括GCC和IAR編譯器，可用于生成最優(yōu)化的代碼。支持多種編程語言，包括C、C++和匯編語言。開發(fā)者可以根據(jù)自己的需求選擇最合適的編程語言來編寫他們的應(yīng)用程序。

首先在官網(wǎng)下載Atmel Studio的安裝包，由于Atmel被Microchip收購了，所以Atmel Studio也更名為Microchip Studio，它整合了Atmel Studio的功能，并擴(kuò)展支持了更多Microchip微控制器系列，包括PIC和dsPIC系列。Atmel Studio和Microchip Studio都是用于微控制器應(yīng)用程序開發(fā)的IDE。Atmel Studio主要針對Atmel微控制器，而Microchip Studio則擴(kuò)展了支持更多的Microchip微控制器系列。

下載之后傻瓜式安裝就可以了。安裝完成的界面如下，看著是不是夠很熟悉。Atmel Studio和Visual Studio在界面和功能上有很多相似之處，這是因?yàn)锳tmel Studio是基于Visual Studio Shell開發(fā)的。它們的主要區(qū)別在于針對的目標(biāo)平臺和硬件。Atmel Studio專注于Atmel微控制器的開發(fā)，而Visual Studio是一個(gè)通用的開發(fā)環(huán)境，可用于各種應(yīng)用程序的開發(fā)。因此，如果你已經(jīng)熟悉Visual Studio，切換到Atmel Studio會相對容易，因?yàn)樗鼈冎g有很多共享的特性和工作流程。

3.1 新建工程

/*
*GccApplication1.c
*
*Created:2023/5/18/星期三1419
*Author:LiuYao
*Board:ArduinoNano
*/
#ifndefF_CPU
#defineF_CPU10000000UL
#endif

#include
#include

intmain(void)
{
DDRB=(1<

	

	3.2 工具配置

	Atmel Studio沒有原生支持Arduino的開發(fā)，需要進(jìn)行設(shè)置，本文使用的板子為ArduinoUNO，單片機(jī)型號為ATmega328P，注意在新建工程的時(shí)候要選對型號。

	

	打開以后關(guān)鍵點(diǎn)是填寫下面三個(gè)選項(xiàng)，同時(shí)需要勾選Use Output window。

	Title：Arduino UNO（隨意填寫）

	Command：D:SoftwareArduinohardware oolsavrinavrdude.exe，這個(gè)路徑為ArduinoIDE中avrdude.exe的路徑，根據(jù)自己的路徑填寫。

	Arguments：這里填寫要注意串口號，我這里是COM7，根據(jù)自己板子識別填寫正確的COM號。

	
-C"D:SoftwareArduinohardware	oolsavretcavrdude.conf"-v-patmega328p-carduino-PCOM7-b115200-D-Uflash"$(ProjectDir)Debug$(TargetName).hex":i


	

	Arguments參數(shù)解釋如下：

	
Usage:avrdude.exe[options]
Options:
-pRequired.SpecifyAVRdevice.
-bOverrideRS-232baudrate.
-BSpecifyJTAG/STK500v2bitclockperiod(us).
-CSpecifylocationofconfigurationfile.
-cSpecifyprogrammertype.
-DDisableautoeraseforflashmemory
-iISPClockDelay[inmicroseconds]
-PSpecifyconnectionport.
-FOverrideinvalidsignaturecheck.
-ePerformachiperase.
-OPerformRCoscillatorcalibration(seeAVR053).
-U:r|w|v:[:format]
Memoryoperationspecification.
Multiple-Uoptionsareallowed,eachrequest
isperformedintheorderspecified.
-nDonotwriteanythingtothedevice.
-VDonotverify.
-uDisablesafemode,defaultwhenrunningfromascript.
-sSilentsafemodeoperation,willnotaskyouif
fusesshouldbechangedback.
-tEnterterminalmode.
-E[,]Listprogrammerexitspecifications.
-xPasstoprogrammer.
-yCount#erasecyclesinEEPROM.
-YInitializeerasecycle#inEEPROM.
-vVerboseoutput.-v-vformore.
-qQuellprogressoutput.-q-qforless.
-llogfileUselogfileratherthanstderrfordiagnostics.
-?Displaythisusage.


	

	3.3 編譯和燒寫程序

	首先編譯工程。

	

	將Arduino UNO連接到電腦，去Tools中點(diǎn)擊剛設(shè)置的配置Arduino UNO。

	

	這個(gè)時(shí)候就可以把程序燒寫到Arduino中了，output窗口會輸出下面的內(nèi)容。

	

	如果報(bào)錯(cuò)，需要考慮一下上面提到的路徑是不是正確還有COM端口號。

	注：通過Atmel Studio這個(gè)方式不能為Arduino Nano板子下載程序，因?yàn)锳rduino Nano板子大多數(shù)用的是Old Bootloader，如果使用這種方式會下載失敗。

	試驗(yàn)現(xiàn)象

	

	下次有人問你玩啥單片機(jī)時(shí)候你要說：我不玩Arduino，我玩AVR的，和你的ARM一樣。

	審核編輯：湯梓紅