레지스터를 이용한 인터페이스 - KOCWelearning.kocw.net/contents4/document/lec/2013/Mokwon/... · 2014-03-25 · • 스위치 S0, S1, S2가 눌릴 때 led D0, D1, D2가

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ATmega128 I/O 핀의 구조

ATmega128의 디지털 입출력을 위한 핀 구조

Section 04 ATmega128의 포트 구성과 레지스터를 이용한 인터페이스

풀업(Pull-up) 저항

풀다운(Pull-down) 저항

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ATmega128 I/O 핀의 구조

ATmega128의 디지털 입출력을 위한 핀 구조


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Pxn 핀 방향 설정을 위한 레지스터 비트명과 신호

Pxn 핀 출력 설정

• DDxn(x는 A~G, n은 0~7) 플립플롭에 1을 기록

• Three-state Buffer는 정상적으로 동작

• PORTxn(x는 A~ G, n은 0~7) 플립플롭 값이 Pxn 핀으로 출력


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Pxn 핀 입력 설정

• DDxn(x는 A~G, n은 0~7) 플립플롭에 0을 기록

• Three-state Buffer는 고저항(High-impedance) 상태

• Pxn 핀의 디지털 전압레벨은 슈미트 트리거 버퍼를 통해 잡음에 둔감

• PINx 레지스터의 PINxn 비트를 읽는 순간, 내부 데이터 버스로 입력

• 내부 풀업저항 연결

» PUD는 0이고, PORTxn이 1이면 내부 풀업용 스위칭 트랜지스터가 ON되어 내부 풀업저항 연결

• 내부 풀업저항 개방

» PUD는 1 혹은 PORTxn이 0이면 내부 풀업용 스위칭 트랜지스터가 OFF되어 풀업저항이 연결되지 않음


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ATmega128 디지털 I/O 레지스터 역할과 포트 구성

DDRx 레지스터

• 데이터 방향 레지스터(Data Direction Register)로서, 포트에 포함된 핀의 입출력 방향 결정

PORTx 레지스터

• 포트에 대한 데이터 레지스터(Data Register)

• 출력 방향일 때, 논리값을 디지털 전압레벨로 출력

• 0이 되어 핀이 입력 방향일 때, PORTxn 값이 1로 설정되면 ATmega128 내부에서 Pxn 핀에 풀업저항 연결

PINx 레지스터

• 입력 핀 레지스터

• 핀이 입력 방향일 때, 핀의 디지털 전압레벨을 논리값으로 읽음


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레지스터와 포트 구성

• 53개 Pxn과 연결된 DDRx, PORTx, PINx 레지스터가 8비트 버스와 연결

• A포트에서 F포트까지는 DDRx 레지스터, PORTx 레지스터, PINx 레지스터가 8비트로 구성

• G포트는 하위 5비트만 사용할 수 있게 구성


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DDRx, PORTx, PINx 레지스터

• DDRx 레지스터의 초깃값이 0이므로 최초 설정은 모두 입력

• 입력인 상황에서 PORTx 레지스터의 초깃값이 0

• Pxn 핀은 풀업저항이 연결되지 않은 고저항(High-impedance)인 입력 핀

• Pxn 핀에 인가되는 초기 전압은 예측할 수 없어 PINx 초깃값이 N/A


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입출력 방향 설정과 논리값 출력 방법

출력 핀 설정과 논리값을 디지털 전압레벨로 출력

Section 05 논리값과 I/O 핀의 디지털 전압레벨과 변환

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입력 핀 설정과 I/O 핀의 디지털 전압레벨을 논리값으로 입력

• PINxn 입력 핀의 전압레벨 검사

» HIGH 디지털 전압레벨 : 0이 아닌 값(TRUE) » LOW 디지털 전압레벨 : 0(FALSE)


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#include <avr/io.h> 문장을 프로그램 앞에 넣어 정의된 레이블 사용

• DDxn, Pxn, PINxn 모두 같은 상수로 정의 되어 있음

• 간단히 Pxn으로 사용해도 무방


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디지털 I/O 핀의 입출력을 위한 비트 매스킹

DDRx 레지스터, PORTx 레지스터, PINx 레지스터의 비트 설정

상수를 사용한 핀 방향 설정


• 출력 방향 설정 핀 : PA7, PA6, PA5, PA4

• 입력 방향 설정 핀 : PA3, PA2, PA1, PA0

• 하나 또는 두 핀만의 방향을 설정하려고 해도 8비트 모두 설정

• 다른 비트들보다 앞서 설정된 정보 추적이 필요

• 가독성이 떨어짐

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비트 명칭과 비트 연산을 사용한 핀 방향 설정

• 다른 비트와 상관없이 비트 7과 비트 6만을 1로 만들 수 있음

• 기존 비트 설정을 추적할 필요가 없음

• C 언어 실행 순서에 따라 연산


❷

❶

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❸


❹

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출력 포트 설정 값 변경 (하위 4비트는 그대로 둔 채 상위 4비트를 clear, update)

❶ 괄호부터 처리 PORTA와 0xF를 AND시켜 0 위치를 클리어함


❷ 1 << PA7

❸ 1 << PA6

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❹ (PORTA & 0xF) | 1 << PA7 | 1 << PA6

• PORTA의 8비트 중 상위 4비트 PA7, PA6, PA5, PA4 핀만 갱신

» 갱신 전압레벨은 HIGH, HIGH, LOW, LOW » PA3, PA2, PA1, PA0는 출력값이 변하지 않음


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PINx 레지스터로 특정 핀의 논리값을 변수값으로 받아들이는 방법

• 입력 PA7, PA6 두 핀의 디지털 전압레벨을 value의 하위 두 비트로 입력

❶ DDRA = DDRA & ~(1 << PA7) & ~(1 << PA6);

» A포트의 PA7과 PA6 핀은 입력 방향으로 설정

❷ PINA >> PA6

» >>의 논리 천이 동작이 PA6회, 즉 6회 수행될 때 최상위 비트는 0으로 채워짐 » value 변수는 PA7, PA6 핀의 논리값을 하위 비트로 갖게 됨


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PINx 레지스터로 특정 핀의 디지털 전압레벨 판정

• if(조건식) 문에서 조건식이 0이면 거짓, 0이 아니면 참으로 판별

» PA5 핀이 HIGH 전압레벨이면, 조건식이 0이 아니므로 참 » PA5 핀이 HIGH 전압레벨이면, 조건식이 0이므로 거짓


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ATmega128에 연결된 회로의 디지털 입출력 설정

상수를 사용한 입출력 핀 방향 설정

비트 명칭을 사용한 핀 방향 설정


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실험 목적

B포트에 연결된 스위치와 LED를 이용하여 입출력 동작 수행

• 스위치가 눌릴 때 LED ON

• 스위치 S0 LED D0, D1을 ON/OFF

• 스위치 S1 LED D2를 ON/OFF

• 스위치 S2 LED D3을 ON/OFF

스위치 동작

• 눌리지 않으면 HIGH 전압레벨

• 눌리면 LOW 전압레벨

Section 06 B포트를 이용한 LED 점멸

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<레이블 정의>

출력 핀 결정 (나머지는 입력)

S0 스위치 눌리면 참 D0, D1 LED 켬

D0, D1 LED 끔

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LED 점멸 (video.zip 참고 / 4-6)


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조별 과제 : 프로그램 수정

• 스위치 S0, S1, S2가 눌릴 때 led D0, D1, D2가 각각 ON되도록 한다. 세 스위치가 모두 눌렸을 때는 led D3을 추가로 ON 시키고, 하나도 눌리지 않았을 때는 led D4를 ON 시키는 프로그램을 작성하고, 동작을 보여라.


IT CookBook, 마이크로컨트롤러 AVR ATmega128

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