AVR单片机的端口位操作方法解析
来源：未知•作者：工程师周亮• 2018年11月22日 16:07 • 3708次阅读
一、常规方法
AVR单片机的各类教材或编程应用参考资料，对介绍的端口位操作方法不外乎宏定义及整体和某个常量相或、相与来实现某一单个位状态的改变。如：
PORT＆=-（1《1）；等价于：PORTB＆=oxfd；作用是PB1清零而其余位不变。与之类似的还有：
PORTBl=（1《4）；PB4置位，其余位不变。
PORTB=（k《4）；PB4翻转，其余位不变。
上述方法，无论是常量值参与还是移位操作，用起来总嫌麻烦，不够直观，且具体常量值还需人工推算，易出错。移位操作生成的目标代码偏大，在大量运用时，占用系统内存或flash空间，执行效率低。
以实际运用效果来看，宏定义比较好。也偏好运用宏定义。C编译器在编译之前会事先进行宏替换，所以，如果宏定义讲究一些技巧，则代码执行效率将得到较大提升，编程时，操作也得心应手。
常规参考手册或资料，建议用以下宏定义：
如此宏定义之后，可构成一个头文件，然后加入到新建工程文件中（编译器用ICC的ICC6.31A），但之前需包含相应单片机的头文件，如：MCU为AT-MEGA48，则最先包含iom48V.h之后，再包含此自制头文件，即可在程序中运用：
此法在运用时，依旧用了移位操作，只是为了方便程序操作，只在小规模程序中运用。
下面，将充分利用C语言自身的强大位运算能力和指针相结合，构建一个ICC6.31A平台下的位定义头文件，希望能给大家一些启示。
首先明确几个基本概念：位域、地址绑定，和VolaTIle限定关键字。
在ICC6.31A的安装目录中有个in-clude文件夹，里面有大量编译器开发人员已为我们开发好的各类AVR单片机预定头文件，下面是iom48v.h头文件。
简要概括如下：
VolaTIle -词用来规定C编译器不允许对其限定的变量进行优化处理。如：
这句宏定义要结合iom48v.h头文件来看，在前面有该头文件关于各端口寄存器的定义。上述宏语句中，ox25被强制转化为一个指针常量，实际上，上述宏定义的意义为：PORTB被强制定义在地址ox25上，即定义了一个无符号字符型变量PORTB，且被强制绑定在ox25地址上。其他语句依此类推。
有了这个概念之后，再来了解一下C语言中位域的定义。标准c语言中，可以定义一个特殊的结构，位域，允许对定义的结构中的单个位进行操作。基本构成如下：
下面给出的位域定义等的头文件，在自定义位操作头文件中定义了一个位域BYTE_BIT。
自定义avt_bit.h头文件（节选，以ATMEGA48为例，定义其B口）
对各端口依同一规律均进行各位的定义即可。
结合头文件的相关定义，重新对其特定地址进行另外的绑定，结合位域的概念．进而一步步将各寄存器由一个字节分成了可操控的8个位。在上述文件中，仅表述了B端口。另外，Atmega48的端口不完全，只有B、C、D口，没有A口，且D口为8位，C口为6位．B口为7位，若外接晶体，则PB6和PB7不能另作端口运用。所以，端口很不完整，但为了保持位域完整性和一致性，便于理解，将B、C、D三口均作8bit对待。实际操作时，千万注意不要去操作那些实际不存在的位。当然，若感兴趣，大家可改动头文件相关定义，来完善它。
为验证这个头文件，很快编写了一个测试程序Beep.e，具体如下：
在电路拓扑中，在ATMEGA48的PBO脚，即（14）脚外接一只三极管（接b极）由三极管去控制一只蜂鸣器。程序很简单。为了更直观，在PORTB口其他不用的引脚上均接了发光二极管，此时，在测试程序中，将端口初始化函数语句改为：
DDRB=oxff；PORTB=ox00；（或PORTB=oxff；视二极管接法而定），由二极管配合蜂鸣器来观察PBO位是否能单独动作。当然，运用此位定义头文件，可实现单片机任一口的任一位的位操作。
二、扩展运用
基于上述原理，结合C语言取地址运算符＆，不难实现一个通用位定义头文件，来适合所有AVR单片机，只是代码较为复杂。大家不妨自己试试。
注意一点：以上头文件，是参考ICC6.31A编译器的include文件夹定义的，在使用前，请首先包含系统提供的MCU头文件，并将自定义头文件复制到所建工程中，然后，就可运用自如了。
就目前使用情况来看，使用AT-MEGA48/16/128的MCU较多，所以即便是定义3个对应的位操作头文件，也是可以的。通用型文件往往体积较大，编制麻烦，可读性差，不适合普通爱好者。