Последовательный периферийный интерфейс SPI (Serial Peripheral In-lerface), имеет двоякое назначение. Во-первых, с его помощью может осуществляться обмен данными между микроконтроллером и различными периферийными устройствами, такими, как цифровые потенциометры, ЦАП/АЦП, FLASH-ПЗУ и др. Посредством этого интерфейса также может производиться обмен данными между несколькими микроконтроллерами AVR. Кроме того, через интерфейс SPI может быть осуществлено программирование микроконтроллера (т. е. режим последовательного программирования). При обмене данными по интерфейсу SPI микроконтроллер AVR может работать как ведущий (режим «Master») либо как ведомый (режим «Slave»). При этом пользователь может задавать скорость передачи (семь программируемых значений) и формат передачи (от младшего разряда к старшему или наоборот).

Дополнительной возможностью подсистемы SPI является «пробуждение» микроконтроллера из режима Idle при поступлении данных.

Модуль SPI использует четыре вывода микроконтроллера. Как и для большинства прочих периферийных устройств, эти выводы являются линиями портов ввода/вывода общего назначения.

Последовательный двухпроводный интерфейс

Модуль двухпроводного последовательного интерфейса (Two-wire Serial Interface, TWI) является полным аналогом базовой версии интерфейса 1²С фирмы «Philips». Интерфейс TWI позволяет объединить вместе до 128 различных устройств с помощью двунаправленной шины, состоящей всего из двух линий: линии тактового сигнала (SCL) и линии данных (SDA). Единственными дополнительными элементами для реализации шины являются два подтягивающих резистора, по одному на каждую линию.

Шинные формирователи всех TWI-совместимых устройств выполняются по схеме с открытым коллектором (стоком), что позволяет реализовать функцию «монтажное И». Соответственно, НИЗКИЙ уровень на линии устанавливается тогда, когда одно или более устройств выставляют на линию сигнала лог. 0, а ВЫСОКИЙ уровень на линии устанавливается тогда, когда все устройства, подключенные к ней, устанавливают свои выходы в третье состояние.

Общие сведения о системе команд

Введение в систему команд

Система команд микроконтроллеров весьма развита и насчитывает до 130 различных инструкций. Несмотря на то что микроконтроллеры AVR являются микроконтроллерами с RISC-архитектурой (процессор с сокращенным набором команд), по количеству реализованных инструкций и их разнообразию они больше похожи на микроконтроллеры с CISC-архитектурой (процессор с полным набором команд). Практически каждая из команд (за исключением команд, у которых одним из операндов является 16-разрядный адрес) занимает только одну ячейку памяти программ. Причем это достигнуто не за счет сокращения количества команд процессора, а за счет увеличения разрядности памяти программ.

Операнды

Программа для любого микроконтроллера представляет собой последовательность команд, записанных в памяти программ. Большинство команд при выполнении изменяют содержимое одного или нескольких регистров общего назначения, регистров ввода/вывода или ячеек ОЗУ.

Для обращения к различным областям адресного пространства памяти данных используются различные команды, реализующие, в свою очередь, различные способы адресации

Доступ к регистрам ввода/вывода осуществляется по их адресам, являющимися операндами команды. Вместе с тем при написании ассемблерных программ гораздо удобнее обращаться к регистрам, используя вместо числовых значений адресов их стандартные, принятые символические имена.

Чтобы задать соответствие этих имен реальным адресам необходимо подключить в начале программы (при помощи директивы ассемблера .INCLUDE) файл определения адресов регистров ввода/вывода. Помимо всего прочего, такое решение облегчит перенос программного обеспечения с одного типа кристалла на другой.

Эти файлы (для каждой модели микроконтроллеров семейства) сво­бодно распространяются фирмой «Atmel» вместе с документацией на микроконтроллеры (в частности, они, находятся на web-сайте фирмы). Для РОН, входящих в состав индексных регистров, в этих файлах определяются также дополнительные символические имена

Дополнительные символические имена индексных регистров

Названия этих файлов унифицированы и определяются следующим образом:

<номер модели>def. inc

Например, программа для микроконтроллера ATtinyl5L должна со­держать следующую директиву ассемблера:

.include "tnl5def.inc"

а для микроконтроллера ATmega8535:

.include "m8535def.inc"

Необходимо только помнить, что если для обращения к регистру ввода/вывода используются команды обмена с ОЗУ, то к символическому имени требуется прибавить число $20.

Как уже было упомянуто, в микроконтроллерах память программ является 16-разрядной. Соответственно большинство команд описываются 16-разрядным словом, которое называется также кодом операции (КОП). Код операции — это число, расположенное в памяти программ и определяющее действие, которое необходимо произвести между источником и приемником. Некоторые команды, у которых один из операндов является 16-разрядным адресом, занимают две ячейки памяти программ. Соответственно, код операции таких команд является 4-байтным числом.

В ряде случаев значение операнда-источника может содержаться непосредственно в коде операции, а не в регистре. Это происходит в том случае, когда операндом-источником является константа.

Типы команд

Все множество команд микроконтроллеров можно разбить на несколько групп:

• команды логических операций;

• команды арифметических операций и команды сдвига;

• команды операций с битами;

• команды пересылки данных;

• команды передачи управления;

• команды управления системой.

Далее подробно описана каждая группа команд.

Команды логических операций

Команды логических операций позволяют выполнять стандартные логические операции над байтами, такие, как логическое умножение (И), логическое сложение (ИЛИ), операцию «исключающее ИЛИ», а также вычисление обратного (дополнение до единицы) и дополнительного (дополнение до двух) кодов числа. К этой группе можно отнести также команды очистки/установки регистров и команду перестановки тетрад. Операции производятся между регистрами общего назначения либо между регистром и константой; результат сохраняется в РОН. Все команды из этой группы выполняются за один машинный цикл.