0. AVR UART Serial I/O
KyungHee Univ.

1. Serial I/O Communication
UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter).
DTE(Data Terminal Equipment)
DCE(Data Communication Equipment)
UART
DTE
DCE
Interface
KyungHee Univ.

2. USART(Universal Synchronous and Asynchronous Receiver/Transmitter) Block Diagram
KyungHee Univ.

3. USART and Asynchronous Communication
Serial frame format
Every frame will have at least
1 start bit
data bits (5,6,7,8 or 9)
1-2 stop bit
Parity is optional
KyungHee Univ.

4. USART and Asynchronous Communication
Start Bit 를 Sampling 하기 위하여 16배 속도의 내부 Clock를 사용 한다.
중간 부분에서 3번 Sampling 하여 2개 이상이 0 이면 0, 2개 이상이 1이면 1로 결정 한다. .
KyungHee Univ.

5. Error detection : Parity
Data bits의 XOR에 의하여 Parity Bit를 생성 한다.
Parity는 Even 과 Odd Parity 로 구분 한다.
Peven= dn XOR dn-1 XOR dn XOR d0 XOR 0
Podd= dn XOR dn-1 XOR dn XOR d0 XOR 1
data bits
Parity Bit
KyungHee Univ.

6. Error detection : Frame error
Frame Error : Stop Bit 가 발견 되지 않는 경우
첫 번째 Stop bit가 0으로 검출되는 경우
Data Overrun Error :
수신 버퍼에 현재 읽지 않은 데이터가 들어있는 상태에서 새로운 데이터가 수신 완료되고, 그 다음 수신 데이터인 Start bit가 검출된 경유
Stop bits
KyungHee Univ.

7. Logic(0,1)의 전압 USART and Asynchronous Communication TTL Logic : 0V, 5V
RS-232 : -12V, +12V
MAX232 : Negative와 Positive 전압을 발생 시키는 Charge pump 기능을 포함 함.
KyungHee Univ.

8. Serial Communication에 사용하는 Connector 예
간단한 RS232 Cable 연결 예
KyungHee Univ.

9. ATmega128 USART UART : Universal Asynchronous Receiver and Transmitter
Asynchronous: 두 장치간에 clock 을 공유 하지 않는다.
Synchronous: clock 을 공유 한다.
USART : UART 의 기능과 Synchronous Communication을 포함 하고 있다.
Baud rate : 매 초간 전달(수신, 송신)되는 Symbol의 수
Data rate : 매 초간 전달(수신, 송신)되는 Data 수
Data rate = Baud rate / Frame Bits(Data Bits + Start,Stop, Parity Bits)
KyungHee Univ.

10. ATmega128 USART USART0 : Port E 사용 USART1 : Port D 사용 PE0: Receive Pin
PE1: Transmit Pin
PE2: External Clock
USART1 : Port D 사용
PD2: Receive Pin
PD3: Transmit Pin
PD5: External Clock
KyungHee Univ.

11. USART Programming Interface
UDRn: 8-bit Data Register
UBRRnH and UBRRnL: Baud Rate Registers
( n은 0 또는 1)
2개의 8-bit registers
UCSRnA, UCSRnB, UCSRnC: Control and
Status Registers
KyungHee Univ.

12. USART Data Registers UDRn(Usart 0,1 I/O Data Register)
UDRn은 TXBn(송신버퍼)/RXBn(수신버퍼) 레지스터로 구성되고, 같은 I/O 주소를 갖는다.
송신할 때는 TXBn에 데이터를 Write 하고,
수신할 때는 RXBn의 테이터를 Read 한다.
KyungHee Univ.

13. Baud Rate Registers
USART internal clock 은 the UBRR register에 의하여 설정 된다.
12 bits Baud Rate Rg UBRR의 값은
UBRR = (System Clock / 16XBaud Rate) – 1
주의 : UBBRnH Write 후 UBBRnL를 나중에 Write 하여야 한다.
KyungHee Univ.

14. UBRR register 값과 baud rates 예
KyungHee Univ.

15. UCSRnA(USART Control and Status Register A)
Bit 7 – RXCn(USART Receive Complete)
Bit 6 – TXCn(USART Transmit Complete)
Bit 5 – UDREn(USART Data Register Empty)
Transmit Buffer (UDRn)의 상태를 표시 한다.
Bit 4 – FEn(USART Frame Error)
Bit 3 – DORn(USART Data Overrun Error)
Bit 2 – UPEn(USART Parity Error)
Bit 1 – U2Xn(Double the USART Transmission Speed)
U2Xn = 1 : 비동기 모드에서 클럭의 분주비를 16에서 8로 낮추어 전송속도를 2배 높이는 기능.
Bit 0 – MPCMn(USART Multi-Processer Communication Mode)
KyungHee Univ.

16. UCSRnB(USART Control and Status Register B)
Bit 7 – RXCIEn(USART RX Complete Interrupt Enable)
Bit 6 – TXCIEn(USART TX Complete Interrupt Enable)
Bit 5 – UDRIEn(USART Data Register Empty Interrupt Enable)
Bit 4 – RXENn(USART Receiver Enable)
Bit 3 – TXENn(USART Transmitter Enable)
Bit 2 – UCSZn2(USART Character Size)
UCSTnC 의 UCSZn1:0 와 함께 사용 함.
Bit 1 – RXB8n(USART Receive Data Bit 8)
Bit 0 – TXB8n(USART Transmit Data Bit 8)
KyungHee Univ.

17. UCSRnC(USART Control and Register C)
Bit 6 – USMSELn(USART Mode Select)
USMSELn = 1 : 동기전송모드
USMSELn = 0 : 비동기전송모드
Bit 5, 4 – UPMn1, UPMn0(USART Parity Mode)
fdevopen
UPMn0
Parity Mode
Disabled 1
(Reserved)
Enabled, Even Parity
Enabled, OddParity
KyungHee Univ.

18. UCSRnC(USART Control and Register C)
Bit 3 – USBSn(USART Stop Bit Select)
USBSn = 0 : 1 Stop bits
USBSn = 1 : 2 Stop bits
Bit 2, 1 – 다음 페이지 참고요
Bit 0 – UCPOLn(USART Clock Polarity)
동기 전동 모드에서만 사용.
UCPOLn = 1 : 송신데이터는 XCKn Clock Falling Edge에서, 출력 수신데이터는 XCKn Clock Rising Edge 에서 검출
UCPOLn = 0 : 송신데이터는 XCKn Clock Rising Edge 에서, 출력 수신데이터는 XCKn Clock Falling Edge에서 검출
KyungHee Univ.

19. UCSRnC(USART Control and Register C)
Character Size : UCSZn2(UCSRnB: Bit2 ), UCSZn1, UCSZn0의 설정에 따라 5-9Bits 로 결정 된다.
UCSZn2
UCSZn1
UCSZn0
Character Size
5-Bit 1
6-Bit
7-Bit
8-Bit
Reserved
9-Bit
KyungHee Univ.

20. ATmega128 USART 프로그램 예
cho_uart_basic_i_o 참고 요
KyungHee Univ.