UART发生意外的Atmega16响应

问题摘要

我已经用代码刷新了Atmega16，这应该导致Atmega16通过终端发送回我发送给它的任何字符。我得到了答复，但是我发送的角色很少。通过更改波特率，我可以看到正确的输出，但是我不明白为什么正确的波特率有效。

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我正在尝试自己学习更多有关固件编程的信息，因为我很喜欢。到目前为止，在uni上进行的固件编程中，我们已经获得了框架代码文件，这些文件可以完成许多外围设备接口并为我们设置了文件，但是我想自己学习一下。在整个帖子中，我对我在这里所做的事情有一些疑问，但我将在最后逐条列出。如果您对我的知识有任何误解或潜在的空白，我将不胜感激您可能会提供的任何意见。

编码

我纷纷亮出到我Atmega16的代码“在AVR-GCC使用USART”取几乎行线从教程发现此页面上。我只添加了F_CPU的#define。原始代码没有针对F_CPU的#define，因此我的代码无法在AtmelStudio 7中进行编译。有人可以解释为什么作者未在原始文件中定义F_CPU吗？我猜他们可能正在使用Atmel Studio 7以外的其他工具或编译器，但我不能肯定地说。

#include <avr/io.h>
#define F_CPU 7372800 //this was chosen because the tutorial states this is the frequency we want to operate at
#define USART_BAUDRATE 9600
#define BAUD_PRESCALE (((( F_CPU / 16) + ( USART_BAUDRATE / 2)) / ( USART_BAUDRATE )) - 1)

int main ( void )
{
    char ReceivedByte ;
    UCSRB = (1 << RXEN ) | (1 << TXEN ); // Turn on the transmission and reception circuitry
    UCSRC = (1 << URSEL ) | (1 << UCSZ0 ) | (1 << UCSZ1 ); // Use 8- bit character sizes
    UBRRH = ( BAUD_PRESCALE >> 8); // Load upper 8- bits of the baud rate value into the high byte of the UBRR register
    UBRRL = BAUD_PRESCALE ; // Load lower 8- bits of the baud rate value into the low byte of theUBRR register
    for (;;) // Loop forever
    {
        while (( UCSRA & (1 << RXC )) == 0) {}; // Do nothing until data have been received and is ready to be read from UDR
        ReceivedByte = UDR ; // Fetch the received byte value into the variable " ByteReceived "
        while (( UCSRA & (1 << UDRE )) == 0) {}; // Do nothing until UDR is ready for more data to be written to it
        UDR = ReceivedByte ; // Echo back the received byte back to the computer
    }
}

硬件设置

• MCU：Atmega16；
• 工具链：Atmel Studio 7，与AVR Dragon一起闪烁；
• 电源：从大学提供的开发板获得的5V电压轨（从计算机USB获得）。100nF陶瓷圆盘电容器，用于面包板电源线上的旁路
• USB转串口转换器：这个。USB到串行转换器上的TXD连接到RXD Atmega（引脚15）。转换器上的RXD连接到Atmega（引脚14）上的RXD。

• 终端软件：PuTTY（波特率为9600）。

  错误回答的证据

  重申一下，Atmega 应该返回发送给它的内容，即OUTPUT应该与INPUT完全相同。

  腻子输出

  $$\begin{array} \hline \text{INPUT} & \text{OUTPUT} \\ \hline \text{f} & \text{&}\\ \hline \text{f} & \text{6}\\ \hline \text{z} & \text{>}\\ \hline \text{d} & \text{0}\\ \hline \text{space} & \text{0}\\ \hline \text{x} & \text{8}\\ \hline \end{array}$$

  示波器捕获

  我已将Picoscope与串行解码一起使用，以检查Atmega是否接收到正确的输入（看来是正确的）。例如，当我按“ f”键时，它就可以正确接收。输出仍然是“ 6”（有时是“＆”号）。

我偶然发现的修复程序，我不明白

如果我将波特率更改为2500in PuTTY，则所有显示均正确。我随机选择了此值，但我不知道它为什么起作用（这使我相信我在与波特率有关的地方犯了一个错误，但是我看不到我在哪里完全复制了本教程……我思想）。

问题

1. 我做错了什么/这是怎么回事？
2. 为什么原始教程没有#define F_CPU？
3. 为什么将波特率设置为2500可以解决此问题？（我怀疑如果回答了问题1，就会回答这个问题）

我知道了！感谢有关OP的关于F_CPU的评论，我做了一些调查（这对大家来说都是显而易见的）。

简要解决方案摘要

Atmega16没有以我认为的频率运行，因为我不了解如何更改其系统频率。通过检查Atmel Studio中的保险丝，我可以看到我以2MHz运行（据我所知，这不是标准时钟频率，但我不会讲），而不是本教程的7.3728MHz。

F_CPU并没有改变它的MCU（ATmega16的）的时钟频率。为了使代码示例正常工作，Atmega16的频率未更改为7.3728MHz。它仍然以保险丝定义的频率运行（在这种情况下为2MHz，更多信息请参见下文），因此所需波特率的纸面计算与实际使用的不同。

工作代码

#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
#define F_CPU 2000000 //THIS LINE IS **NOT** CHANGING THE FREQUENCY OF THE MCU: CHANGE MCU FREQUENCY IN FUSES
#define USART_BAUDRATE 9600
#define BAUD_PRESCALE (((( F_CPU / 16) + ( USART_BAUDRATE / 2)) / ( USART_BAUDRATE )) - 1)

int main ( void ){
    char ReceivedByte ;
    UCSRB = (1 << RXEN ) | (1 << TXEN ); // Turn on the transmission and reception circuitry
    UCSRC = (1 << URSEL ) | (1 << UCSZ0 ) | (1 << UCSZ1 ); // Use 8- bit character sizes
    UBRRH = ( BAUD_PRESCALE >> 8); // Load upper 8- bits of the baud rate value into the high byte of the UBRR register
    UBRRL = BAUD_PRESCALE ; // Load lower 8- bits of the baud rate value into the low byte of theUBRR register
    for (;;){ // Loop forever
        while (( UCSRA & (1 << RXC )) == 0) {}; // Do nothing until data have been received and is ready to be read from UDR
        ReceivedByte = UDR ; // Fetch the received byte value into the variable " ByteReceived "
        while (( UCSRA & (1 << UDRE )) == 0) {}; // Do nothing until UDR is ready for more data to be written to it
        UDR = ReceivedByte ; // Echo back the received byte back to the computer
    }
}

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期望中的波特率VS什么的Atmega在实际做

所需的波特率（来自教程）为9600，这是我在PuTTY中使用的波特率。可以使用Atmega16数据表的表60（第147页）中突出显示的公式来计算实际波特率。

在代码示例BAUD_PRESCALE中，UBRR在计算中。BAUD_PRESCALE使用为F_CPU和定义的值评估为47 USART_BAUDRATE。

这就是问题的根源。Atmega16的工作频率为2MHz，这意味着f_ {osc}的值与教程示例不同，波特率为2604，而不是9600。

注意，f_osc是实际的MCU，其中的系统频率不通过确定F_CPU。

因此，这也回答了我的第三个问题：将波特率更改为2,500足够接近MCU的工作波特率，终端可以正确地解释结果。

更改MCU的频率

要更改AtmelStudio 7中MCU的频率，请执行以下操作：

Tools > Device programming > Fuses > Change SUT_CKSEL (or LOW.SUT_CKSEL in my case) to desired frequency (make sure you have read up on the side effects of this). 

示例中使用的频率不是标准的内部时钟频率，因此我将坚持使用2MHz。

我自己的问题的答案摘要

1. 我做错了什么/这是怎么回事？答：实际上没有将时钟频率更改为教程中的时钟频率，从而导致波特率与预期的波特率不同，从而使终端软件（PuTTY）与MCU不同步。
2. 为什么原始教程没有#define F_CPU？答：仍不能完全确定，但我想这是在教程中未提供的makefile中定义的，并且作者没有使用像Atmel Studio这样的IDE
3. 为什么将波特率设置为2500可以解决此问题？（我怀疑如果回答了问题1，就会回答这个问题）答案：幸运地猜到了一个接近Atmega16波特率的数字