Микропроцессорные устройства

2 Основные сведения
о периферийных модулях микроконтроллеров 
2.1 Порты ввода/вывода А, B, C, D (I/O) 
Порты ввода/вывода (порт А, порт B, порт C, порт D) AVR имеют от 3 до 
53 независимых линий «вход/выход» и обозначены стрелкой. Направление 
стрелки позывает возможное направление порта. Каждая линия порта может 
быть запрограммирована на вход (например, считывание значений кнопки) или 
на выход (светодиоды, микросхемы и т. п.). Каждая линия порта соответствует 
конкретной отдельной ножке микросхемы.
Нагрузочная способность: 

Выходные драйверы микроконтроллера обеспечивают нагрузочную 
способность 20 мА на линию порта (втекающий ток), что позволяет, 
например, непосредственно подключать к микроконтроллеру свето-
диоды и биполярные транзисторы. 

Общая токовая нагрузка на все линии одного порта (А, B, C, D) не 
должна превышать 80–200 мА (в зависимости от корпуса и порта). 

Общая нагрузка на все линии всех портов 400 мА (все значения при-
ведены для напряжения питания 5 В). 
Возможно непосредственное подключение семисегментных индикаторов 
к микроконтроллеру, если параметры нагрузочной способности не будут пре-
вышены при выводе цифры «88». 
Через порты процессорное ядро взаимодействует с различными внешни-
ми устройствами: считывает значения входных сигналов и устанавливает зна-
чения выходных сигналов. Во встраиваемых системах в качестве внешних 
устройств чаще всего рассматриваются датчики, исполнительные устройства, 
устройства ввода-вывода данных оператором, устройства внешней памяти. 
По типу сигнала различают порты: 
1. Дискретные (цифровые) – используются для ввода/вывода дискрет-
ных значений логического «0» или «1». Иногда обозначаются как 
GPIO (Port input/output). 
2. Аналоговые – через них вводятся сигналы на вход АЦП или других 
аналоговых схем и выводятся выходные сигналы ЦАП или других 

---

16 
аналоговых схем. Обычно выведены отдельной линией на микропро-
цессоре. 
3. Перестраиваемые – настраиваются на аналоговый или цифровой ре-
жим работы. 
По направлению передачи сигнала различают: 
1. Однонаправленные порты, предназначенные только для ввода (вход-
ные порты, порты ввода) или только для вывода (выходные порты, 
порты вывода). 
2. Двунаправленные порты, направление передачи которых определяет-
ся в процессе программно-управляемой настройки схемы. 
3. Порты с альтернативной функцией. Отдельные линии этих портов 
связаны со встроенными периферийными устройствами, такими как 
таймер, контроллеры последовательных приемопередатчиков. Если 
соответствующий периферийный модуль не задействован, то линии 
можно использовать как обычные порты. Если модуль активизирован, 
то связанные с ним линии автоматически или «вручную» (программ-
но) конфигурируются в соответствии с функциональным назначением 
и не могут быть использованы в качестве универсальных портов вво-
да-вывода. В некоторых случаях порты могут использоваться только 
для связи с периферийным модулем (например, входы АЦП в некото-
рых процессорах). 
По алгоритму обмена различают порты: 
1. С программно-управляемым (программным) вводом/выводом – уста-
новка и считывание данных определяется только ходом вычислитель-
ного процесса. Нет защиты от повторного считывания-записи одного 
и того же (не изменившегося) значения на выводе и считывания-
записи во время переходного процесса на выводе. 
2. Со стробированием – каждая операция ввода вывода подтверждается 
импульсом синхронизации (стробом) со стороны источника сигнала 
(при выводе – процессор, при вводе – внешнее устройство). Считыва-
ние информации приемником происходит только по стробу, что поз-
воляет защититься от приема данных во время переходного процесса 
входного сигнала. 
3. С полным квитированием. Данный режим чаще всего используется 
для обмена данными с другой вычислительной системой по парал-
лельной шине. Кроме сигналов синхронизации со стороны передатчи-

---

17 
ка используются сигналы подтверждения (готовности к следующему 
обмену) со стороны приемника. Это позволяет управлять интенсивно-
стью обмена обоим взаимодействующим сторонам и предотвращает 
потерю данных, когда одна из них перегружена. Примером порта с 
квитированием служит порт LPT персонального компьютера. Во 
встроенных модулях процессоров данный режим чаще всего реализу-
ется программно/аппаратно. 
Каждый порт обслуживают три регистра: 

регистр данных – считывает значение (например, кнопки); 

регистр направления – настраивает на ввод/вывод; 

регистр выводов – выводит значение (ноль/единицу). 
Описание регистров см. в гл. 7.