USI - Universal Serial Interface (Универсальный последовательный интерфейс) является фактически заготовкой для аппаратных последовательных передачи и приёма данных. Данный интерфейс не является готовым решением для какого-то определённого протокола передачи данных, но позволяет реализовать более удобный способ передачи данных, чем в случае с полностью программным решением.
Суть данного интерфейса заключается в том, что он предлагает аппаратный уровень для передачи и приёма последовательной информации, а логика работы протокола уже возлагается на программную реализацию.
Описание регистров интерфейса USI
Данный интерфейс содержит всего четыре регистра, которые отвечают за его работу:
- USIDR - Регистр данных
- USIBR - Регистр для буферизации данных
- USISR - Регистр статуса интерфейса
- USICR - Регистр контроля и настройки интерфейса
USIDR – USI Data Register
Данные из этого регистра доступны напрямую, при этом копия данных может быть найдена регистре USIBR . Данный регистр используется одновременно для приёма и передачи информации.
USIBR – USI Data Buffer
Данный регистр доступен только для чтения, в отличие от USIDR. В данном регистре копируются данные которые попадают в регистр USIDR при получении информации извне. Это позволяет минимизировать потери информации при повышенной нагрузке на систему приёма и передачи информации, а также дать время процессору микроконтроллера успеть выполнить предыдущие задачи, которыми он занят.
USISR – USI Status Register
Регистр статуса интерфейса USI содержит флаги прерываний, флаги статуса линий передачи данных, а также счетчик, который отсчитывает количество бит, которые необходимо передать в линию передачи данных.
- Бит 7 - USISIF : Start Condition Interrupt Flag - Флаг определения стартовой посылки. Используется в режиме Two-wire. Очищается записью единицы.
- Бит 6 - USIOIF : Counter Overflow Interrupt Flag - Флаг прерывания по переполнению счетчика. Данный флаг поднимается тогда, когда все биты переданы в линию передачи данных. Очищается записью единицы.
- Бит 5 - USIPF: Stop Condition Flag - Флаг определения стопой посылки, который также используется в режиме Two-Wire. Что примечательно, этот флаг не является флагом прерывания. Очищается записью единицы.
- Бит 4 - USIDC : Data Output Collision - Данный бит используется при арбитраже ведущего в режиме Two-wire.
- Биты 3:0 - USICNT3:0 : Counter Value - Биты счетчика. Счетчик принимается значение от 0 до 15 для передачи 8 бит. Счетчик может инкрементироваться по внешнему воздействию, по таймеру или по программному переключателю, а именно установкой бита USITC в регистре USICR . Что используется в данной статье.
USICR – USI Control Register
Регистр контроля и настройки, включается в себя биты включения прерывания, установки режима работы, выбор источника стробирования счетчика для передачи данных.
- Бит 7 - USISIE : Start Condition Interrupt Enable - включение прерывания по стартовой посылке.
- Бит 6 - USIOIE : Counter Overflow Interrupt Enable - включение прерывания по переполнению счетчика.
- Бит 5:4 - USIWM1, USIWM0 : Wire Mode - настройка режима передачи данных.
- Бит 3:2 - USICS1, USICS0 : Clock Source Select - Биты установки источника стробирования счетчика.
- Бит 1 - USICLK : Clock Strobe - Бит стробирующего сигнала для продвижения данных в линию связи.
- Бит 0 - USITC : Toggle Clock Port Pin - При установке этого бита в единицу происходит изменение состояния выбранного пина с 0 на 1 или с 1 на 0 (который в режиме Two-Wire, работает как линия SCL).
Работа с интерфейсом USI
В данной статье представлен вариант передачи байта информации в целевое устройство. Продвижение бита информации осуществляется при смене состояния линии SCL с 0 на 1. Сам интерфейс работает в режиме Two-Wire. Данные передаются по линии SDA. Учитывая, что счетчик инкрементируется при каждой установке бита USITC, то для передачи 8-ми бит информации требуется 16 раз установить бит USITC, поскольку в настройке ниже приведён вариант, при котором бит передается в линию данных лишь при смене состояния линии с 0 на 1.
;======= Процедура инициализации USI в режиме TWO-wire mode =============================
usi_init:
sbi PORTA,4 ; Устанавливаем в исходное состояние PORT SCL
sbi PORTA,6 ; Устанавливаем в исходное состояние PORT SDA
sbi DDRA,4 ; Устанавливаем в исходное состояние DDR SCL
sbi DDRA,6 ; Устанавливаем в исходное состояние DDR SDA
ldi r16,0xFF
out USIDR,r16
ldi r16,(0<<USISIE)|(0<<USIOIE)|(1<<USIWM1)|(0<<USIWM0)|(1<<USICS1)|(0<<USICS0)|(1<<USICLK)|(0<<USITC)
; (0<<USISIE)|(0<<USIOIE) Запрещаем прерывания по счетчику и СТАРТу
; (1<<USIWM1)|(0<<USIWM0) Устанавливаем двухпроводной режим работы
; (1<<USICS1)|(0<<USICS0)|(1<<USICLK) настройка режима работы счетчика
; бит передаётся по смене состояния линии SCL с 0 до 1
; (0<<USITC) исходное состояние выхода тактового сигнала
out USICR,r16 ; Посылаем полученный байт в USICR
ldi r16,(1<<USISIF)|(1<<USIOIF)|(1<<USIPF)|(1<<USIDC)|(0x0<<USICNT0) ; Очистка флагов и обнуляем счетчик
out USISR,r16 ; Посылаем полученный байт в USISR
ret
;======= Посылка байта информации через интерфейс USI ===================================
usi_send:
out USIDR,r16 ; Загружаем данные в USIDR
ldi r16,0xF0 ; Установка счетчика USISR для передачи 8 бит информации
out USISR,r16 ; Посылаем полученный байт в USISR
ldi r16,(0<<USISIE)|(0<<USIOIE)|(1<<USIWM1)|(0<<USIWM0)|(1<<USICS1)|(0<<USICS0)|(1<<USICLK)|(1<<USITC)
; (0<<USISIE)|(0<<USIOIE) Запрещаем прерывания по счетчику и СТАРТу
; (1<<USIWM1)|(0<<USIWM0) Устанавливаем двухпроводной режим работы
; (1<<USICS1)|(0<<USICS0)|(1<<USICLK) настройка режима работы счетчика
; (1<<USITC) исходное состояние выхода тактового сигнала
transfer:
out USICR,r16 ; Посылаем полученный байт в USICR
out USICR,r16 ; Посылаем полученный байт в USICR
in r17,USISR
sbrs r17,6
rjmp transfer
ldi r16,(1<<USISIF)|(1<<USIOIF)|(1<<USIPF)|(1<<USIDC)|(0x0<<USICNT0) ; Очистка флагов
out USISR,r16 ; Посылаем полученный байт в USISR
ret
;========================================================================================
