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12.ATmega2560串行通信接口
12.1串行通信基础
串行通信是一种数据传输方式，通过一条数据线逐位传输数据。与并行通信相比，串行通信具有线路简单、传输距离远、抗干扰能力强等优点。ATmega2560微控制器提供了多种串行通信接口，包括USART（通用同步/异步收发器）、SPI（串行外设接口）和I2C（内部集成电路总线）。本节将详细介绍这些接口的原理和使用方法。
12.1.1USART(UniversalSynchronousandAsynchronousReceiver-Transmitter)
USART是一种通用的串行通信接口，可以支持同步和异步通信模式。在异步模式下，USART通常用于实现RS-232、RS-485等标准通信协议。在同步模式下，USART可以用于实现SPI或I2C通信。ATmega2560提供了多个USART接口，每个接口都有独立的控制寄存器和数据寄存器。
12.1.1.1异步通信模式
在异步通信模式下，USART通过以下步骤实现数据传输：
波特率设置：波特率决定了数据传输的速度。通过设置UBRRn寄存器来确定波特率。
帧格式设置：帧格式包括数据位、停止位和校验位。通过设置UCSRnC寄存器来确定帧格式。
使能接收和发送：通过设置UCSRnB寄存器中的相应位来使能接收和发送功能。
数据发送：将数据写入UDRn寄存器，USART会自动传输数据。
数据接收：当USART接收到数据时，会将数据存储在UDRn寄存器中，并通过设置UCSRnA寄存器中的标志位来通知CPU。
12.1.1.2USART控制寄存器
UCSRnA：USART状态和控制寄存器A
TXCn：传输完成标志
RXCn：接收完成标志
U2Xn：双速模式使能
UCSRnB：USART状态和控制寄存器B
TXENn：传输使能
RXENn：接收使能
UDRIEn：数据寄存器空中断使能
RXCIEn：接收完成中断使能
UCSRnC：USART状态和控制寄存器C
UMODEn：模式选择
USBSn：停止位选择
UCSZn：字符长度选择
UPMn：校验模式选择
UBRRnL/UBRRnH：USART波特率寄存器
用于设置波特率
12.1.1.3USART数据寄存器
UDRn：USART数据寄存器
用于存储发送和接收的数据
12.1.1.4代码示例：异步USART通信
以下是一个简单的代码示例，展示如何使用USART在ATmega2560上实现异步通信。
#includeavr/io.h
#includeutil/delay.h
//定义波特率
#defineF_CPUL
#defineBAUD9600
#defineBAUD_RATE((F_CPU/(16*BAUD))-1)
//初始化USART
voidUSART_Init(uint16_tbaud_rate){
//设置波特率
UBRR0H=(uint8_t)(baud_rate8);
UBRR0L=(uint8_t)baud_rate;
//使能接收和发送
UCSR0B=(1RXEN0)|(1TXEN0);
//设置帧格式：8位数据，1位停止位，无校验位
UCSR0C=(1UCSZ01)|(1UCSZ00);
}
//发送一个字符
voidUSART_Transmit(uint8_tdata){
//等待发送缓冲区为空
while(!(UCSR0A(1UDRE0)));
//将数据写入数据寄存器
UDR0=data;
}
//接收一个字符
uint8_tUSART_Receive(void){
//等待接收完成
while(!(UCSR0A(1RXC0)));
//读取数据寄存器
returnUDR0;
}
intmain(void){
//初始化USART
USART_Init(BAUD_RATE);
while(1){
//发送字符
USART_Transmit(H);
_delay_ms(1000);//延迟1秒
//接收字符
u