Блог

Недавно я решил запрограммировать Atmega8 без внешнего кристалла для последовательной связи с использованием аппаратного uart. Я проверил много примеров кода и библиотек. Но в конце успеха не было: это код:

 #define F_CPU 1000000UL
#define UART_BAUD 19200

#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>

#define BAUDRATE ((F_CPU)/(UART_BAUD*16UL)-1)            // set baud rate value for UBRR
  
// function to initialize UART
void uart_init (void)
{
    UBRRH = (BAUDRATE>>8);                      // shift the register right by 8 bits
    UBRRL = BAUDRATE;                           // set baud rate
    UCSRB|= (1<<TXEN)|(1<<RXEN);                // enable receiver and transmitter
    UCSRC|= (1<<URSEL)|(1<<UCSZ0)|(1<<UCSZ1);   // 8bit data format
}

// function to send data
void uart_transmit(unsigned char data)
{
    while (!( UCSRA amp; (1<<UDRE)));                // wait while register is free
    UDR = data;                                   // load data in the register
}

// function to receive data
unsigned char uart_recieve(void)
{
    while((!(UCSRA)) amp; (1<<RXC));                   // wait while data is being received
    return UDR;                                   // return 8-bit data
}

int main(void)

{
    DDRB = 0b00000001;              // set LED pin as OUTPUT 
    PORTB = 0b00000001;             // set all pins to LOW
    
    uart_init();
    while (1)
    {
        for(unsigned char i=10; i< 127; i  )
        {
            uart_transmit (i);
            _delay_ms(10);
        }
        uart_transmit ('A');
        uart_transmit (13);
        uart_transmit (10);
        _delay_ms(500);
        PORTB = 1-PORTB;
    }
     
    return 0;
}
 

Код написан для отправки даты со скоростью передачи 19200 бод с длиной 8 бит, N бит четности и 1 стоп-бит.

Проблема в том, что когда я проверяю вывод, используя конвертер USB в TTL и программу терминала, я получаю следующие результаты для приведенного выше кода для конфигурации 19200-7-N-2 и 19200-7-N-1

 0A 0B 0C 0D 0E - 0F 10 11 12 13    .....  .....
14 15 16 17 18 - 19 1A 1B 1C 1D    .....  .....
1E 1F 00 01 02 - 03 04 05 06 07    .....  .....
08 09 0A 0B 0C - 0D 0E 0F 10 11    .....  .....
12 13 14 15 16 - 17 18 19 1A 1B    .....  .....
1C 1D 1E 1F 20 - 21 22 23 24 25    ....   !"#$%
26 27 28 29 2A - 2B 2C 2D 2E 2F    amp;'()*   ,-./
30 31 32 33 34 - 35 36 37 38 39    01234  56789
3A 3B 3C 3D 3E - 3F 20 21 22 23    :;<=>  ? !"#
24 25 26 27 28 - 29 2A 2B 2C 2D    $%amp;'(  )* ,-
2E 2F 30 31 32 - 33 34 35 36 37    ./012  34567
38 39 3A 3B 3C - 3D 3E 21 0D 0A    89:;<  =>!..
 

В этой конфигурации, похоже, отсутствует бит № 6
Для конфигурации 19200-8-N-2 и 19200-8-N-1. Я получаю следующие результаты в терминале

 8A 8B 8C 8D 8E - 8F 90 91 92 93    .....  .....
94 95 96 97 98 - 99 9A 9B 9C 9D    .....  .....
9E 9F 80 81 82 - 83 84 85 86 87    .....  .....
88 89 8A 8B 8C - 8D 8E 8F 90 91    .....  .....
92 93 94 95 96 - 97 98 99 9A 9B    .....  .....
9C 9D 9E 9F A0 - A1 A2 A3 A4 A5    .....  .....
A6 A7 A8 A9 AA - AB AC AD AE AF    .....  .....
B0 B1 B2 B3 B4 - B5 B6 B7 B8 B9    .....  .....
BA BB BC BD BE - BF A0 A1 A2 A3    .....  .....
A4 A5 A6 A7 A8 - A9 AA AB AC AD    .....  .....
AE AF B0 B1 B2 - B3 B4 B5 B6 B7    .....  .....
B8 B9 BA BB BC - BD BE A1 23 E1    .....  ...#.
 

В этой конфигурации, похоже, дополнительный бит № 8 установлен в 1 и снова отсутствует бит № 6.

Есть предложения по происхождению проблемы?

#define BAUDRATE ((F_CPU)/(UART_BAUD*16UL)-1)

если F_CPU = 1’000’000, UART_BAUD = 19’200 и округление в меньшую сторону дает:

1000000 / (19200 * 16) — 1 = 2

и фактическая скорость uart будет

1000000 / 16 / (2 1) = 20833

что дает вам ошибку 8,5%.

Даже включение режима 2x ( U2X in UCSRA ) не поможет. Невозможно правильно настроить USART для связи на этой скорости при синхронизации от источника 1 МГц.

Но при синхронизации с внутренним RC-генератором вы можете выбрать более высокую выходную скорость прескалера (соответствующим образом установив предохранители или выполнив это программно).

Например, вы можете выбрать основную тактовую частоту 2 МГц и настроить USART на использование режима 2x:

 // rounding toward nearest integer, instead of downwards
// divide by 8 (instead of 16) in 2x mode
#define BAUDRATE ((F_CPU   (UART_BAUD*4))/(UART_BAUD*8)-1) // set baud rate value for UBRR

...

void uart_init (void)
{
    // the gcc compiler is able to update UBRRH and UBRRL on its own
    UBRR  = BAUDRATE;                           // set baud rate
    UCSRA = (1 << U2X);                         // enable 2x mode
    UCSRB = (1<<TXEN)|(1<<RXEN);                // enable receiver and transmitter
    UCSRC = (1<<URSEL)|(1<<UCSZ0)|(1<<UCSZ1);   // 8bit data format
}
...
 

Теперь, при F_CPU = 2’000’000, значение скорости передачи данных будет:

(2000000 (4 * 19200)) / (8 * 19200) — 1 = 12

И фактическая скорость:

2000000 / 8 / (12 1) = 19231

что дает ошибку менее 0,2%

Наконец-то удалось решить проблему, я просто добавил внешний кристалл, и он начал работать безупречно. Я не ожидал такого эффекта от внутреннего генератора!!!!