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마이크로컨트롤러 포트

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목차

1. 개요

마이크로컨트롤러 포트는 마이크로컨트롤러가 외부 장치와 데이터를 주고받기 위한 입출력 핀을 의미한다. 8051, ATmega 등 다양한 마이크로컨트롤러는 각기 다른 포트 구성을 가지며, 디지털 입출력 및 아날로그 입력 기능을 제공한다. 포트는 스위치 입력, LED 출력 제어 등 다양한 하드웨어 제어에 활용되며, 릴레이 구동과 같은 예시를 통해 포트의 활용 방법을 보여준다.

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마이크로컨트롤러 포트
마이크로컨트롤러 포트
정의마이크로컨트롤러에서 디지털 신호와 통신하는 데 사용되는 물리적 연결 지점
기능외부 장치와의 데이터 송수신
제어 신호 전송
인터럽트 처리
종류
병렬 포트여러 비트의 데이터를 동시에 전송
직렬 포트한 번에 한 비트씩 데이터를 순차적으로 전송
입출력 포트 (GPIO)디지털 입출력 기능을 제공하며, 다양한 외부 장치와 연결 가능
ATmega 마이크로컨트롤러 포트 (예시)
포트 A8비트 양방향 I/O 포트, 내부 풀업 저항 제공
포트 B8비트 양방향 I/O 포트, 내부 풀업 저항 제공, 특정 핀은 특수 기능 (타이머/카운터 입력, 비교 매치 출력, SPI, USART)으로 사용 가능
포트 C8비트 양방향 I/O 포트, 내부 풀업 저항 제공
포트 D8비트 양방향 I/O 포트, 내부 풀업 저항 제공, 인터럽트 핀으로 사용 가능
포트 E, F, G, H, J, K, LATmega2560/1280에 추가된 포트, 각 포트마다 다양한 기능 제공
8051 마이크로컨트롤러 포트 (예시)
포트 0 (P0)8비트 양방향 I/O 포트, 외부 메모리 인터페이스 시 주소/데이터 버스로 사용
포트 1 (P1)8비트 양방향 I/O 포트
포트 2 (P2)8비트 양방향 I/O 포트, 외부 메모리 인터페이스 시 상위 주소 버스로 사용
포트 3 (P3)8비트 양방향 I/O 포트, 다양한 특수 기능 (직렬 통신, 외부 인터럽트, 타이머 입력, 쓰기/읽기 제어)으로 사용 가능
사용 예시
LED 제어포트 핀에 LED를 연결하여 디지털 출력을 통해 LED를 켜거나 끔
스위치 입력포트 핀에 스위치를 연결하여 스위치 상태를 디지털 입력으로 읽어옴
센서 데이터 읽기센서의 출력을 포트 핀에 연결하여 아날로그-디지털 변환 (ADC)을 통해 센서 데이터 읽어옴
통신 인터페이스직렬 포트를 사용하여 UART, SPI, I2C 등의 통신 프로토콜을 구현하여 외부 장치와 통신
주의 사항
전류 제한각 포트 핀이 감당할 수 있는 최대 전류를 초과하지 않도록 주의
전압 레벨마이크로컨트롤러의 동작 전압과 외부 장치의 전압 레벨을 일치시켜야 함
풀업/풀다운 저항필요에 따라 풀업 또는 풀다운 저항을 사용하여 포트 핀의 안정적인 상태 유지

2. 마이크로컨트롤러 포트

마이크로컨트롤러의 포트는 디지털 입출력, 아날로그 입력 등 다양한 기능을 수행하며, 외부 회로와의 연결을 통해 마이크로컨트롤러가 주변 장치를 제어하고 데이터를 주고받을 수 있도록 한다. 인텔 8051은 4개의 포트(PORT 0, PORT 1, PORT 2, PORT 3)로 구성되며, 외부 메모리를 추가할 경우 PORT 0와 PORT 2는 사용할 수 없다. ATmega는 기능에 따라 다양한 구성의 제품이 출시되어 포트 구성이 다르며, 디지털 입출력과 아날로그 입력이 존재한다.[3]

2. 1. 8051 포트

인텔 8051 포트 구성


8051은 4개의 포트로 구성된다.

포트 이름
PORT 0
PORT 1
PORT 2
PORT 3



외부 메모리 추가 시 PORT 0와 PORT 2는 디지털 입출력으로 사용할 수 없다.

2. 2. ATmega 포트

ATmega 마이크로컨트롤러는 기능에 따라 다양한 구성의 제품이 출시되어 있어 포트 구성이 다르다. 디지털 입출력과 아날로그 입력이 존재한다.[3]

PDIP 패키지 종류에 따른 포트는 다음과 같이 구성된다.[3]

종류설명
디지털 포트Port B (PB7:0), Port C (PC5:0), Port D (PD7:0)
아날로그 포트6채널 10비트 ADC 입력



포트 D의 비트 PORTD7을 스위치 입력으로, PORTD6을 LED 출력으로 하드웨어적으로 구성되어 있다면 다음과 같이 C 코드를 작성할 수 있다.

```cpp

void main()

{

DDRD = 0x7C; // 01111100; // 비트 7을 입력, 비트 6~2, 비트1,0는 시리얼 TX,RX로 설정.

PORTD = 0xFF; // 모두 1 출력

while (1) {

if (! (PIND & 0x80)) { // 비트 7이 0 상태이면 키 눌림이 되도록 하드웨어 구성 됨.

PORTD = 0xFF; // 출력을 모두 1로 출력. 논리 1이면 LED가 켜지도록 구성된 경우.

} else {

PORTD = 0xBF; // 비트 6의 LED을 끈다. 논리 0이면 LED가 꺼지도록 구성된 경우.

}

}

}

3. 포트 활용 예

마이크로컨트롤러 포트를 활용하면 릴레이와 같이 다양한 주변 장치를 제어할 수 있다. 릴레이는 코일에 흐르는 전류에 의해 발생하는 자기장을 이용해 스위치를 작동시키는 장치이다. 디지털 신호를 통해 릴레이를 제어하며, 프로그램에서 논리 HIGH 또는 LOW 신호를 출력하여 릴레이를 켜거나 끌 수 있다.

3. 1. 릴레이 구동

릴레이는 코일에 흐르는 전류에 의해 생성되는 자기장을 이용하는 스위치이다. 코일에 전류를 흘려보내거나 차단하여 기계적 스위치의 동작을 제어한다. 이러한 릴레이는 디지털 신호로 작동하도록 구성할 수 있으며, 회로 구성에 따라 프로그램에서 논리 HIGH 또는 LOW 신호를 출력하여 릴레이를 동작시킨다.

릴레이 구동회로


아두이노 환경에서 릴레이를 제어하는 C 언어 코드는 다음과 같다.

```cpp

#define LV_SENS_H 512

const int pinRelay = 3; // 릴레이 제어용 디지털 출력 포트

const int pinSens = A0; // 센서 - 아날로그 입력 포트

void setup() {

pinMode(pinRelay, OUTPUT);

Serial.begin(9600);

}

int sensValue;

void loop() {

int value;

char cnt;

value= 0;

for (cnt = 0;cnt < 10; cnt++) {

value += analogRead(pinSens);

delay(20);

}

sensValue = value / 10;

Serial.print("센서 입력값 = ");

Serial.println(sensValue, DEC);

if (sensValue > LV_SENS_H) {

digitalWrite(pinRelay, HIGH); // 릴레이 켜기

} else {

digitalWrite(pinRelay, LOW); // 릴레이 끄기

}

delay(100);

}

참조

[1] 웹인용 ATmega PORT https://web.archive.[...] 2015-06-17
[2] 웹인용 8051 PORT https://web.archive.[...] 2015-06-17
[3] 문서 AVR8 포트 http://www.atmel.com[...]


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