AVR单片机（学习ing）-ATMEGA16的USART与PC机串行通信

数据帧的结构由UCSRB 和 UCSRC 寄存器中的UCSZ2:0、 UPM1:0、USBS 设定。接
收与发送使用相同的设置。设置的任何改变都可能破坏正在进行的数据传送与接收。

USART的字长位UCSZ2:0确定了数据帧的数据位数；校验模式位UPM1:0用于使能与决
定校验的类型； USBS 位设置帧有一位或两位结束位。接收器忽略第二个停止位，因此
帧错误(FE) 只在第一个结束位为"0” 时被检测到。

2）校验位的计算

校验位的计算是对数据的各个位进行异或运算。如果选择了奇校验，则异或结果还需要取
反。校验位与数据位的关系如下：

注意：校验位位于最后一个数据位与第一个停止位之间。

5、USART的寄存器及设置

1）USART I/O数据寄存器

USART 发送数据缓冲寄存器和USART 接收数据缓冲寄存器共享相同的I/O 地址，称为
USART 数据寄存器或UDR。将数据写入UDR 时实际操作的是发送数据缓冲器存器
(TXB)，读UDR 时实际返回的是接收数据缓冲寄存器(RXB) 的内容。
在5、6、7 比特字长模式下，未使用的高位被发送器忽略，而接收器则将它们设置为0。
只有当UCSRA寄存器的UDRE标志置位后才可以对发送缓冲器进行写操作。如果UDRE
没有置位，那么写入UDR 的数据会被USART 发送器忽略。当数据写入发送缓冲器后，
若移位寄存器为空，发送器将把数据加载到发送移位寄存器。然后数据串行地从TxD 引
脚输出。
接收缓冲器包括一个两级FIFO，一旦接收缓冲器被寻址FIFO 就会改变它的状态。因此
不要对这一存储单元使用读- 修改- 写指令(SBI 和CBI)。使用位查询指令(SBIC 和SBIS)
时也要小心，因为这也有可能改变FIFO 的状态（这些东西果断没有用过）。

2）USART控制和状态寄存器A

• Bit 7 – RXC: USART 接收结束
接收缓冲器中有未读出的数据时RXC 置位，否则清零。接收器禁止时，接收缓冲器被刷
新，导致RXC 清零。RXC 标志可用来产生接收结束中断( 见对RXCIE 位的描述)。
• Bit 6 – TXC: USART 发送结束
发送移位缓冲器中的数据被送出，且当发送缓冲器 (UDR) 为空时TXC 置位。执行发送结
束中断时TXC 标志自动清零，也可以通过写1 进行清除操作。TXC 标志可用来产生发送
结束中断( 见对TXCIE 位的描述)。
• Bit 5 – UDRE: USART 数据寄存器空
UDRE标志指出发送缓冲器(UDR)是否准备好接收新数据。UDRE为1说明缓冲器为空，已
准备好进行数据接收。UDRE标志可用来产生数据寄存器空中断(见对UDRIE位的描述)。
复位后UDRE 置位，表明发送器已经就绪。
• Bit 4 – FE: 帧错误
如果接收缓冲器接收到的下一个字符有帧错误，即接收缓冲器中的下一个字符的第一个
停止位为0，那么FE 置位。这一位一直有效直到接收缓冲器(UDR) 被读取。当接收到的
停止位为1 时， FE 标志为0。对UCSRA 进行写入时，这一位要写0。
• Bit 3 – DOR: 数据溢出
数据溢出时DOR 置位。当接收缓冲器满( 包含了两个数据)，接收移位寄存器又有数据，
若此时检测到一个新的起始位，数据溢出就产生了。这一位一直有效直到接收缓冲器
(UDR) 被读取。对UCSRA 进行写入时，这一位要写0。
• Bit 2 – PE: 奇偶校验错误
当奇偶校验使能(UPM1 = 1)，且接收缓冲器中所接收到的下一个字符有奇偶校验错误时
UPE 置位。这一位一直有效直到接收缓冲器 (UDR) 被读取。对UCSRA 进行写入时，这一
位要写0。
• Bit 1 – U2X: 倍速发送
这一位仅对异步操作有影响。使用同步操作时将此位清零。
此位置1 可将波特率分频因子从16 降到8，从而有效的将异步通信模式的传输速率加倍。
• Bit 0 – MPCM: 多处理器通信模式
设置此位将启动多处理器通信模式。MPCM 置位后， USART 接收器接收到的那些不包
含地址信息的输入帧都将被忽略。发送器不受MPCM设置的影响。

3）USART控制和状态寄存器B

• Bit 7 – RXCIE: 接收结束中断使能
置位后使能RXC 中断。当RXCIE 为1，全局中断标志位SREG 置位， UCSRA 寄存器
的RXC 亦为1 时可以产生USART 接收结束中断。

• Bit 6 – TXCIE: 发送结束中断使能
置位后使能TXC 中断。当TXCIE 为1，全局中断标志位SREG 置位，UCSRA 寄存器的
TXC 亦为1 时可以产生USART 发送结束中断。
• Bit 5 – UDRIE: USART 数据寄存器空中断使能
置位后使能UDRE 中断。当UDRIE 为1，全局中断标志位SREG 置位，UCSRA 寄存器
的UDRE 亦为1 时可以产生USART 数据寄存器空中断。
• Bit 4 – RXEN: 接收使能
置位后将启动USART 接收器。RxD 引脚的通用端口功能被USART 功能所取代。禁止
接收器将刷新接收缓冲器，并使 FE、DOR 及PE 标志无效。
• Bit 3 – TXEN: 发送使能
置位后将启动将启动USART 发送器。TxD 引脚的通用端口功能被USART 功能所取代。
TXEN 清零后，只有等到所有的数据发送完成后发送器才能够真正禁止，即发送移位寄存
器与发送缓冲寄存器中没有要传送的数据。发送器禁止后，TxD引脚恢复其通用I/O功能。
• Bit 2 – UCSZ2: 字符长度
UCSZ2与UCSRC寄存器的UCSZ1:0结合在一起可以设置数据帧所包含的数据位数(字符
长度)。
• Bit 1 – RXB8: 接收数据位 8
对9 位串行帧进行操作时，RXB8 是第9 个数据位。读取UDR 包含的低位数据之前首先
要读取RXB8。
• Bit 0 – TXB8: 发送数据位8
对9 位串行帧进行操作时，TXB8 是第9 个数据位。写UDR 之前首先要对它进行写操作。