🔌 Ports I/O et registres DDR

Le système de ports AVR

Sur les microcontrôleurs AVR, les broches GPIO sont organisées en ports de 8 bits. L'ATmega328P possède 3 ports : PORTB, PORTC et PORTD. Chaque broche d'un port peut être configurée individuellement comme entrée ou sortie.

Contrairement à Arduino qui utilise une numérotation continue (D0–D13, A0–A5), la programmation AVR utilise la notation native du microcontrôleur : PB0, PB1… PD7, PC0… etc. Cela correspond directement aux registres matériels.

📋 Les 3 registres par port

Chaque port est contrôlé par exactement 3 registres 8 bits. Comprendre ces registres est la clé de la programmation AVR :

1. DDRx — Data Direction Register

Définit la direction de chaque broche du port :

• Bit = 1 → la broche est une sortie
• Bit = 0 → la broche est une entrée (valeur par défaut au reset)

DDRB |= (1 << PB5);   // PB5 en sortie (broche 13 Arduino)
DDRD &= ~(1 << PD2);  // PD2 en entrée (broche 2 Arduino)
DDRB = 0xFF;            // Tout PORTB en sortie
DDRD = 0x00;            // Tout PORTD en entrée

2. PORTx — Port Data Register

Deux rôles selon la direction de la broche :

• En sortie : écrit la valeur sur la broche (1 = HIGH/5V, 0 = LOW/0V)
• En entrée : active (1) ou désactive (0) la résistance pull-up interne

PORTB |= (1 << PB5);   // PB5 = HIGH (LED allumée)
PORTB &= ~(1 << PB5);  // PB5 = LOW (LED éteinte)
PORTD |= (1 << PD2);   // Activer pull-up sur PD2 (entrée)

3. PINx — Port Input Register (lecture seule)

Lit l'état logique actuel de chaque broche du port, quelle que soit sa direction :

if (PIND & (1 << PD2)) {   // Tester si PD2 est à HIGH
    // Bouton non pressé (avec pull-up)
} else {
    // Bouton pressé (PD2 = LOW)
}

🔧 Opérations bit à bit essentielles

La manipulation des registres AVR repose sur les opérations bit à bit du langage C. Voici les 4 opérations fondamentales :

Opération	Syntaxe	Effet
Mettre un bit à 1	REG |= (1 << n)	SET bit n, les autres inchangés
Mettre un bit à 0	REG &= ~(1 << n)	CLEAR bit n, les autres inchangés
Basculer un bit	REG ^= (1 << n)	TOGGLE bit n (0→1 ou 1→0)
Tester un bit	if (REG & (1 << n))	Vrai si bit n = 1

Ces opérations sont identiques à celles utilisées sur les PIC (voir notre tutoriel Configuration Binaire PIC). Seuls les noms des registres changent.

💻 Exemple complet : LED + Bouton

#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>

int main(void) {
    // Configuration
    DDRB |= (1 << PB5);     // PB5 (D13) en sortie → LED
    DDRD &= ~(1 << PD2);    // PD2 (D2) en entrée → Bouton
    PORTD |= (1 << PD2);    // Activer pull-up sur PD2

    while (1) {
        if (!(PIND & (1 << PD2))) {    // Bouton pressé (LOW)
            PORTB |= (1 << PB5);        // LED ON
        } else {
            PORTB &= ~(1 << PB5);       // LED OFF
        }
    }
}

Ce programme allume la LED quand le bouton (connecté entre PD2 et GND) est pressé. Grâce à la pull-up interne, aucune résistance externe n'est nécessaire pour le bouton.

📌 Correspondance Arduino ↔ AVR

Arduino Pin	AVR Port	Arduino Pin	AVR Port
D0	PD0	D8	PB0
D1	PD1	D9	PB1
D2	PD2	D10	PB2
D3	PD3	D11	PB3
D4	PD4	D12	PB4
D5	PD5	D13	PB5
D6	PD6	A0	PC0
D7	PD7	A5	PC5