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摘 要：文中从应用的角度出发，设计了一个基于ATmega2560微控制器外部SRAM扩展键盘的应用系统。从硬件的原理框图到软件都给出了详细的设计。
关键词：ATmega2560；外部SRAM扩展；键盘；应用设计
ATmega2560 External SRAM Extended Keyboard Application Design
WANG Dong-Hu1， WANG Gui-hu2
（1. Hubei Guangxing Communication Scinece and Technology Co.，Ltd，
Jingzhou Hubei 434007
2. China CEPREI Laboratory，Guangzhou Guangdong 510610）
Abstract: This article from the application point of view，to build a complete ATmega2560 microcontroller external SRAM extended keyboard application system from hardware to software code block diagram are given a detailed design and analysis.
Keywords: ATmega2560; external SRAM extension; keyboard; application design
ATmega2560[1]微控制器是ATmega系列[2]中最为高档的一款。它在消费电子产品和工业自动控制领域都得到了广泛的应用。由于开发成本较低，容易上手，功能强大，只需要制作一条简单的ISP下载线，就能够把编好的程序写入它的程序存储器中进行开发，可节省很多开发成本。本文通过介绍了ATmega2560微控制器外部SRAM扩展盘的应用设计实例，介绍了灵活应用外部存储器扩展功能方法，让初学者能迅速掌握设计难点和要点。
1 ATmega2560微控制器概述
ATmega2560具有速度快、时钟频率高，I/O口功能强、驱动能力大，存储功能灵活、外设丰富，低功耗、高度保密行，特别是简单易上手、开发成本低的特点。
ATmega2560微控制器Flash容量256 kB，EEP ROM容量为4 kB，SRAM容量为8 kB，通用的I/O口有86个，串口USART数目为4个，16个10位的ADC通道，6种睡眠模式，采用TQFP封装。
1.1 ATmega2560微控制器编译软件
ATmega2560控制器是ATmega系列AVR单片机中的一款。ATmega2560集成开发环境可选用AVR Studio v4.14.exe，包括了AVR Assembler编译器，AVR Studio调试功能，AVR Prog串行、并行下载功能，和JTAG ICE仿真等功能。需要用C语言编程时添加WinAVR-20100110-install.exe软件。
1.2 ATmega2560微控制器下载软件
选用广州天河双龙电子有限公司的下载程序软件SLISP_V1518_PNP.exe。安装后的MCU下载软件如图1所示，该软件可下载从ATmega8到ATmega2561多款型号微控制器。软件可通过设置导航或工厂缺省设定很方便的设置熔丝位。设置好下载软件的各项参数后，点击图1中的flash选项，选择要编写的执行代码程序，点击编程，程序轻松下载到ATmega2560中的flash里。
1.3 ATmega2560微控制器下载ISP线制作
图2所示为最简单的ISP并口下载线原理图，用四个1 kΩ电阻和一个DB25插座即可完成。在没有仿真器的环境下用该下载器是一个相当不错的选择。SCK管脚分别对应ATmega2560的20脚，MISO对应22脚，RESET对应30脚，MOSI对应21脚，GND则连接到ATmega2560的所有接地脚。该ISP并口下载线制作十分简单。
2 ATmega2560微控制器外部SRAM扩展键盘设计
2.1 硬件电路设计
该硬件电路主要由ATmega2560微控制器、LM1085IS-5.0稳压器、AHC573锁存器及可编程外围接口M82C55A、以及键盘输入电路共同组成。图3为ATmega2560微控制器主体控制电路，图4为外部SRAM(数据存储器)扩展的键盘扫描电路。其中图4中的XP并口为ISP下载接口，通过ISP并口下载器可将执行代码下载到ATmega2560程序存储器中。
M82C55A的PA口设置为输出口，PB设置为输入口，PA和PB口交叉点构成键盘扫描电路。
ATmega2560微控制器的PA口(71～78脚)既作为外部存储器接口地址低字节，又复用为数据口，PC口(53～60脚)仅作为外部存储器接口地址的高字节使用。当ALE(70脚)外部存储器地址锁存使能信号有效时，PA口作为16位地址总线的低8位使用，通过锁存器AH573锁存地址输出和PC口的高8位地址共同组成了16位的外部存储地址空间。当外部存储器的读或写控制信号有效时，即RD(52脚)或WR(51脚)有效时，PA口将作为数据口传送数据。
2.2 软件设计
(1)软件设计流程图
软件程序的流程框图如图5所示。
(2)关键程序解析
#include
① 外部存储器实际地址单元定义
#define COM8255 *((volatile unsigned char*)0x7FFF) #define PA8255 *((volatile unsigned char*)0x7FFC)
#define PC8255 *((volatile unsigned char*)0x7FFD)
#define PB8255 *((volatile unsigned char*)0x7FFE)
② 外部SRAM初始化
程序模块void Init_EXRAM(void)为外部存储器SRAM初始化设置。
void Init_EXRAM(void)
{
XMCRA&=～(1< XMCRA&=～(1< XMCRA|= (1< XMCRB&=～(1< XMCRB&=～(1< XMCRB&=～(1< XMCRB|=(1< }
③ 系统初始化模块
程序模块void Init8255(void)为M82C55A的初始化设置。
void Init8255(void)
{
Init_EXRAM( );
COM8255=0x8A;
PA8255=0x00;
DDRC=0x00;
PORTC=0xFF;
}
④ 键盘检测模块
程序模块checkkey( )检查有无键按下，无键按下返回0，有则返回OxFF。
uchar checkkey( )
{
uchar i;
i=PB8255;
i=i&0x0F;
if (i==0x0F)
return(0);
else
return(OxFF);
}
⑤ 键盘扫描程序
程序模块keyscan( )实现具体键盘扫描功能，四行六列，可扫描24个按键。如果有键按下，则返回该键的编码，如果无键按下，则返回0xff。如果有键按下，延迟5ms后在行判断，没有返回0xff，有则通过逐一循环扫描确定具体按键。
⑥ 主程序代码
int main(void)
{DDRA=0xFF;
PORTA=0xFF;;
DDRC=0xFF;
PORTC=0xFF;
Init8255( );
Init_EXRAM( );
while(1)
{ key_scan( );}}
3 结束语
本文从应用的角度出发，构建了一个完整的ATmega2560微控制器外部SRAM扩展键盘应用设计，从硬件的原理到软件设计都给出了详细的解析，在ATmega2560外部SRAM扩展应用中具有一定的应用价值。
参考文献
[1] 霍宏伟，牛延超，黄吉莹.ATmega128/2560单片机原理与高级应用[M]. 第1版.北京：中国林业出版社；北京希望电子出版社，2006，4:1-20.
[2] 陈冬云，杜敬仓，任柯燕等.ATmega128单片机原理与开发指导[M]. 第1版.北京：机械工业出版社，2005:213-227.
[3] ATMEL Corp.ATmega640/1280/1281/2560/2561 Data Book.http://www.atmel.com
[4] 广州双龙电子有限公司http://www.sl.com.cn
作者简介
王东虎(1979-)，男，工程师。主要研究方向为移动通信技术。工作单位为湖北广兴通信科技有限公司研发中心。
王贵虎(1975-)，男，硕士，高级工程师。主要研究方向为质量检测认证和标准化，工作单位中国赛宝实验室标准与信息研究中心。
关键词：ATmega2560；外部SRAM扩展；键盘；应用设计
ATmega2560 External SRAM Extended Keyboard Application Design
WANG Dong-Hu1， WANG Gui-hu2
（1. Hubei Guangxing Communication Scinece and Technology Co.，Ltd，
Jingzhou Hubei 434007
2. China CEPREI Laboratory，Guangzhou Guangdong 510610）
Abstract: This article from the application point of view，to build a complete ATmega2560 microcontroller external SRAM extended keyboard application system from hardware to software code block diagram are given a detailed design and analysis.
Keywords: ATmega2560; external SRAM extension; keyboard; application design
ATmega2560[1]微控制器是ATmega系列[2]中最为高档的一款。它在消费电子产品和工业自动控制领域都得到了广泛的应用。由于开发成本较低，容易上手，功能强大，只需要制作一条简单的ISP下载线，就能够把编好的程序写入它的程序存储器中进行开发，可节省很多开发成本。本文通过介绍了ATmega2560微控制器外部SRAM扩展盘的应用设计实例，介绍了灵活应用外部存储器扩展功能方法，让初学者能迅速掌握设计难点和要点。
1 ATmega2560微控制器概述
ATmega2560具有速度快、时钟频率高，I/O口功能强、驱动能力大，存储功能灵活、外设丰富，低功耗、高度保密行，特别是简单易上手、开发成本低的特点。
ATmega2560微控制器Flash容量256 kB，EEP ROM容量为4 kB，SRAM容量为8 kB，通用的I/O口有86个，串口USART数目为4个，16个10位的ADC通道，6种睡眠模式，采用TQFP封装。
1.1 ATmega2560微控制器编译软件
ATmega2560控制器是ATmega系列AVR单片机中的一款。ATmega2560集成开发环境可选用AVR Studio v4.14.exe，包括了AVR Assembler编译器，AVR Studio调试功能，AVR Prog串行、并行下载功能，和JTAG ICE仿真等功能。需要用C语言编程时添加WinAVR-20100110-install.exe软件。
1.2 ATmega2560微控制器下载软件
选用广州天河双龙电子有限公司的下载程序软件SLISP_V1518_PNP.exe。安装后的MCU下载软件如图1所示，该软件可下载从ATmega8到ATmega2561多款型号微控制器。软件可通过设置导航或工厂缺省设定很方便的设置熔丝位。设置好下载软件的各项参数后，点击图1中的flash选项，选择要编写的执行代码程序，点击编程，程序轻松下载到ATmega2560中的flash里。
1.3 ATmega2560微控制器下载ISP线制作
图2所示为最简单的ISP并口下载线原理图，用四个1 kΩ电阻和一个DB25插座即可完成。在没有仿真器的环境下用该下载器是一个相当不错的选择。SCK管脚分别对应ATmega2560的20脚，MISO对应22脚，RESET对应30脚，MOSI对应21脚，GND则连接到ATmega2560的所有接地脚。该ISP并口下载线制作十分简单。
2 ATmega2560微控制器外部SRAM扩展键盘设计
2.1 硬件电路设计
该硬件电路主要由ATmega2560微控制器、LM1085IS-5.0稳压器、AHC573锁存器及可编程外围接口M82C55A、以及键盘输入电路共同组成。图3为ATmega2560微控制器主体控制电路，图4为外部SRAM(数据存储器)扩展的键盘扫描电路。其中图4中的XP并口为ISP下载接口，通过ISP并口下载器可将执行代码下载到ATmega2560程序存储器中。
M82C55A的PA口设置为输出口，PB设置为输入口，PA和PB口交叉点构成键盘扫描电路。
ATmega2560微控制器的PA口(71～78脚)既作为外部存储器接口地址低字节，又复用为数据口，PC口(53～60脚)仅作为外部存储器接口地址的高字节使用。当ALE(70脚)外部存储器地址锁存使能信号有效时，PA口作为16位地址总线的低8位使用，通过锁存器AH573锁存地址输出和PC口的高8位地址共同组成了16位的外部存储地址空间。当外部存储器的读或写控制信号有效时，即RD(52脚)或WR(51脚)有效时，PA口将作为数据口传送数据。
2.2 软件设计
(1)软件设计流程图
软件程序的流程框图如图5所示。
(2)关键程序解析
#include
① 外部存储器实际地址单元定义
#define COM8255 *((volatile unsigned char*)0x7FFF) #define PA8255 *((volatile unsigned char*)0x7FFC)
#define PC8255 *((volatile unsigned char*)0x7FFD)
#define PB8255 *((volatile unsigned char*)0x7FFE)
② 外部SRAM初始化
程序模块void Init_EXRAM(void)为外部存储器SRAM初始化设置。
void Init_EXRAM(void)
{
XMCRA&=～(1<
③ 系统初始化模块
程序模块void Init8255(void)为M82C55A的初始化设置。
void Init8255(void)
{
Init_EXRAM( );
COM8255=0x8A;
PA8255=0x00;
DDRC=0x00;
PORTC=0xFF;
}
④ 键盘检测模块
程序模块checkkey( )检查有无键按下，无键按下返回0，有则返回OxFF。
uchar checkkey( )
{
uchar i;
i=PB8255;
i=i&0x0F;
if (i==0x0F)
return(0);
else
return(OxFF);
}
⑤ 键盘扫描程序
程序模块keyscan( )实现具体键盘扫描功能，四行六列，可扫描24个按键。如果有键按下，则返回该键的编码，如果无键按下，则返回0xff。如果有键按下，延迟5ms后在行判断，没有返回0xff，有则通过逐一循环扫描确定具体按键。
⑥ 主程序代码
int main(void)
{DDRA=0xFF;
PORTA=0xFF;;
DDRC=0xFF;
PORTC=0xFF;
Init8255( );
Init_EXRAM( );
while(1)
{ key_scan( );}}
3 结束语
本文从应用的角度出发，构建了一个完整的ATmega2560微控制器外部SRAM扩展键盘应用设计，从硬件的原理到软件设计都给出了详细的解析，在ATmega2560外部SRAM扩展应用中具有一定的应用价值。
参考文献
[1] 霍宏伟，牛延超，黄吉莹.ATmega128/2560单片机原理与高级应用[M]. 第1版.北京：中国林业出版社；北京希望电子出版社，2006，4:1-20.
[2] 陈冬云，杜敬仓，任柯燕等.ATmega128单片机原理与开发指导[M]. 第1版.北京：机械工业出版社，2005:213-227.
[3] ATMEL Corp.ATmega640/1280/1281/2560/2561 Data Book.http://www.atmel.com
[4] 广州双龙电子有限公司http://www.sl.com.cn
作者简介
王东虎(1979-)，男，工程师。主要研究方向为移动通信技术。工作单位为湖北广兴通信科技有限公司研发中心。
王贵虎(1975-)，男，硕士，高级工程师。主要研究方向为质量检测认证和标准化，工作单位中国赛宝实验室标准与信息研究中心。