UART mit avr-gcc

Ohne Interrupts

Hier eine der einfachsten Möglichkeiten, den Harware-UART von AVR zu nutzen. Die Empfangs- und Sendefunktionen sind so kurz, daß sie am besten als inline-Funktionen definiert werden. Auf Zeichen bzw. Ereignisse zu warten bezeichnet man auch als "polling".

C-Datei

Der USART wird Initialisiert als UART mit dem Datenformat 8N1 (8 Datenbits, kein Parity, 1 Stopbit).

Teilweise haben die Register andere Namen, etwa wenn mehr als ein USART vorhanden ist. Dann Gibt es Register UBRR0L, UBRR1L, etc.

#include "uart.h"

#define BAUDRATE 38400

void uart_init()
{
    uint16_t ubrr = (uint16_t) ((uint32_t) F_CPU/(16*BAUDRATE) - 1);
     
    UBRRH = (uint8_t) (ubrr>>8);
    UBRRL = (uint8_t) (ubrr);
   
    // UART Receiver und Transmitter anschalten
    // Data mode 8N1, asynchron
    UCSRB = (1 << RXEN) | (1 << TXEN);
    UCSRC = (1 << URSEL) | (1 << UCSZ1) | (1 << UCSZ0);

    // Flush Receive-Buffer
    do
    {
        uint8_t dummy;
        (void) (dummy = UDR);
    }
    while (UCSRA & (1 << RXC));
}

/* Wrapper für die inline-Funktionen */

int uart_putc (const uint8_t c)
{
    return _inline_uart_putc (c);
}

uint8_t uart_getc_wait()
{
    return _inline_uart_getc_wait();
}

int uart_getc_nowait()
{
    return _inline_uart_getc_nowait();
}

Benutzer-Schnittstelle und Header

Im Header uart.h werden die Funktionen veröffentlicht und stehen in anderen Modulen zur Verfügung:

extern void uart_init()

Initialisiert den UART und aktiviert Receiver und Transmitter.

static inline int _inline_uart_putc (const uint8_t c)

Sendet das Zeichen c über den UART. Der return-Wert ist immer 1.

static inline uint8_t _inline_uart_getc_wait()

Wartet bis zum nächsten Empfang bzw. liefert das empfangene Zeichen.

static inline int _inline_uart_getc_nowait()

Schaut nach, ob ein Zeichen empfangen wurde und liefert dieses gegebenenfalls als int zurück (Wertebereich ist 0...255). Wurde nichts empfangen, wird -1 geliefert.

Die Defines F_CPU und BAUDRATE geben die Taktrate des AVR sowie die Baudrate an. Dabei hat F_CPU nur rein informativen Character, es ändert die CPU-Frequenz nicht! Der Define für F_CPU kann man in die Quelle dazu schreiben, oder man gibt einen Wert per Kommandozeile/Makefile an mit -DF_CPU=...

int uart_putc (const uint8_t c)

uint8_t uart_getc_wait()

int uart_getc_nowait()

Diese Funktionen sind lediglich Wrapper der entsprechenden inline-Funktionen.

#ifndef _UART_H_
#define _UART_H_

#include <avr/io.h>

extern void uart_init();
extern int uart_putc (const uint8_t c);
extern uint8_t uart_getc_wait();
extern int uart_getc_nowait();

static inline int
_inline_uart_putc (const uint8_t c)
{
    // Warten, bis UDR bereit ist für einen neuen Wert
    while (!(UCSRA & (1 << UDRE)))
        ;

    // UDR schreiben startet die Übertragung      
    UDR = c;

    return 1;
}

static inline uint8_t
_inline_uart_getc_wait()
{
    // Warten, bis etwas empfangen wird
    while (!(UCSRA & (1 << RXC)))
        ;

    // Das empfangene Zeichen zurückliefern   
    return UDR;
}

static inline int 
_inline_uart_getc_nowait()
{
    // Liefer das empfangene Zeichen, falls etwas empfangen wurde; -1 sonst
    return (UCSRA & (1 << RXC)) ? (int) UDR : -1;
}

#endif /* _UART_H_ */

Weitere Routinen

Einen String senden

Übergeben wird die Start-Adresse des Strings. Die Zeichenkette wird solange durchlaufen und die Zeichen ausgegeben, bis eine '\0' (Stringende-Marke) gelesen wird.

#include "uart.h"

void uart_puts (const char *s)
{
    do
    {
        uart_putc (*s);
    }
    while (*s++)
}

// Ein Zeilenumbruch, abhängig davon, was die Gegenstelle haben will
// Winwows: "\r\n"
// Linux  : "\n"
// MacOS  : "\r"

char text[] = "Hallo Welt.\r\n";

int main()
{
    uart_init();

    uart_puts (text);
    uart_puts ("Hallo Welt!\r\n");

    return 0;
}

Einen konstanten String senden

Unveränderliche Strings brauchen kein Platz im SRAM zu verschwenden, man lässt sie im Flash (wo sie sonst ebenfalls stehen für die SRAM-Initialisierung).

#include <avr/pgmspace.h>
#include "uart.h"

void uart_puts_P (PGM_P s)
{
    while (1)
    {
        unsigned char c = pgm_read_byte (s);
        s++;
        if ('\0' == c)
            break;
        uart_putc (c);
    }
}

// Ein Zeilenumbruch, abhängig davon, was die Gegenstelle haben will
// Winwows: "\r\n"
// Linux  : "\n"
// MacOS  : "\r"

const prog_char text_p[] = "Hallo Welt.\r\n";

int main()
{
    uart_init();

    uart_puts_P (text_p);
    uart_puts_P (PSTR("Hallo Welt!\r\n"));

    return 0;
}

Siehe auch

• UART
• RS232
• Software-UART mit avr-gcc

WebLinks

• AVR-Baudraten-Rechner (JavaScript)