USART

Um USART é uma interface serial síncrona universal; um UART, é uma versão simplificada - interface serial assíncrono universal. A diferença é que um USART usa também uma linha de sinal do relógio para sincronizar os dados, mas um UART só usa linhas de dados. O USART do AVR permite o uso de comunicação full duplex, com palavras de dados de 5 a 9 bits (8 bits de palavras = byte), 1 ou 2 bits de paragem, três modos de paridade e uma grande variedade de taxas de transmissão. Os microcontroladores AVR têm normalmente até 2 interfaces USART, embora alguns possam não tê-los. A transmissão de dados é realizada usando uma palavra de cada vez - o AVR converte a palavra que recebe do utilizador para bits ao nível de hardware e transmite-a de forma independente e vice-versa. O utilizador controla o USART lendo e escrevendo a configuração, o status e registos de dados.

Cada opção de configuração tem registos correspondentes, que são muito fáceis de configurar usando a datasheet. A taxa de transmissão, porém, é um pouco mais difícil de definir. O sinal de relógio para transmissão de dados é gerada a partir próprio relógio do controlador, e o utilizador pode especificar um número de 1 a 4096, pelo qual ciclo de relógio do controlador é dividido. O resultado é adicionalmente dividido por 2, 8 ou 16, dependendo do modo. O problema é que nem todas as frequências de relógio podem ser divididas de modo que o resultado seja uma velocidade de transmissão padrão. Em algumas frequências, a taxa de transmissão pode ser diferente do padrão até 10%. A datasheet de um AVR contêm tabelas com freqüências de relógio típicas, taxas de transmissão, o multiplicador necessário para chegar a essa taxa de transmissão e o erro de cálculo possível.

Uma vez que a transmissão de dados ocorre de forma independente do processador e de forma muito mais lenta, é necessário confirmar que a interface está pronta para a próxima palavra antes de a transmitir. Isso pode ser feito tendo em conta o ready bit do buffer de transmissão, que significa que o buffer está pronto para aceitar uma nova palavra ou não. O controlador começa com o ready bit habilitado. Logo que uma palavra é transmitida e o buffer está vazio, o ready bit é estabelecido.

The arrival of a word is signified also by a special status bit. In addition to that, there are status bits to signify framing errors, parity errors and receive buffer overflows. Buffer overflow can occur when the last word is yet to be read from the buffer while a new one arrives - this is why it is always important to read the incoming words to the program as soon as possible, for example, by using an interrupt. There are three possible interrupt reasons: transmit buffer ready, transmit successful and receive successful.

A chegada de uma palavra é sinalizada também por um bit de status especial. Além disso, há bits de status para sinalizar erros de enquadramento, erros de paridade e para receber overflows do buffer. O overflow do buffer pode ocorrer quando a última palavra ainda está para ser lida a partir do buffer, enquanto uma nova chega - é por isso que é sempre importante ler as palavras de entrada para o programa tão rapidamente quanto possível, por exemplo, utilizando uma interrupção. Há três razões possíveis de interrupção: buffer de transmissão pronto, transmissão bem sucedida e recepção bem sucedida.

#include <avr/io.h>
 
int main()
{
	// Set baud rate to 9600 bps. Formula:
	//   multiplier = clock frequency / 16 / baud rate - 1
	//   UBRR = 8000000 / 16 / 9600 - 1 = ~51
	UBRR0H = 0;
	UBRR0L = 51;
 
	// Allow transmitting
	UCSR0B = (1 << TXEN0);
 
	// Configure asynchronous mode, set the word size to 8 bits
	// 1 stop bit, no parity bits.
	UCSR0C = (1 << UCSZ01) | (1 << UCSZ00);
 
	// Wait for the data buffer to empty (previous word to transmit)
	// In this example there is no need to wait, as the first symbol is yet
        // to be sent, but it should be done when transmitting more symbols.
	while (!(UCSR0A & (1 << UDRE))) continue;
 
	// Write the symbol to the buffer for transmitting
	UDR0 = 'X';
 
	// Endless loop
	while (1) continue;
}