Соколов Ю.П. Микроконтроллеры семейства MCS-51 (2002), страница 6

Каждый разряд порта Р1 (рис.17) содержиттриггер-защелку с логикой управления и драйвер.Порт Р2 работает как в основном, так и альтернативном режиме(рис. 18). Основной режим порта Р2 (сигнал «Управление»=0) аналогичен основному режиму порта P0.В альтернативном режиме (сигнал «Управление»=1) через портP2 выдается старший байт адреса при обращении командами MOVX иMOVC к внешним CSEG и XSEG. Линия «Адрес» является одной из линий старшего байта внутренней шины адреса ША[15...8]. СодержимоеУПРАВЛЕНИЕвсех триггеров порта P2 привыполнении альтернативАДРЕСDD2ной функции сохраняется.11S1Порт Р3, кроме ос0новной функции, аналогичЧТЕНИЕ ЗАЩЕЛКИной основной функции порB1 OEта Р0, выполняет альтернаBFтивную функцию по управDD1ДРАЙВЕРЛИНИЯ ВНУТРЕННЕЙлению циклами обмена сШИНЫ ДАННЫХРАЗРЯДАвнешними CSEG и XSEG иD TПОРТАЗАПИСЬ В ЗАЩЕЛКУдругимиспециальными1CP2.x функциямиаппаратного3уровня (рис.

19). АльтернаB2тивная функция любой лиBF2OEЧТЕНИЕ ВЫВОДАниипортареализуетсятолько в том случае, если всоответствующем этой лиРис. 18B126нии разряде триггера записана 1. В противном случае на выходе разряда порта будет установлен 0.Каждая линия порта Р3 имеет свою альтернативную функцию:P3.0RxDВход приемника последовательного канала.P3.1TxDВыход передатчика последовательного канала.____P3.2INT0Вход 0 запроса на прерывание.____P3.3INT1Вход 1 запроса на прерывание.P3.4T0Внешний вход таймера/счетчика 0.P3.5T1Внешний вход таймера/счетчика 1.___P3.6WRСтроб записи в XSEG.___P3.7RDСтроб чтения XSEG.ВыводальтернаАЛЬТЕРНАТИВНАЯDD2тивной информации наФУНКЦИЯ ВЫХОДАвыход драйвера осуще&ЧТЕНИЕ ЗАЩЕЛКИствляетсяполинии«Альтернативная функB1 OEция выхода», а ввод – поBFлинии «АльтернативнаяDD1ДРАЙВЕРЛИНИЯ ВНУТРЕННЕЙфункция входа».ШИНЫ ДАННЫХРАЗРЯДАD TПОРТАПриаппаратномЗАПИСЬ В ЗАЩЕЛКУсбросе (RESET=1) все1CP3.x разряды триггеров пор3тов устанавливаются вB2BFсостояние 1, а порты - в2OEЧТЕНИЕ ВЫВОДАрежим «Ввод».ПриотсутствииАЛЬТЕРНАТИВНАЯвнешнего CSEG команФУНКЦИЯ ВХОДАдой MOVC соответстРис.

19вующие альтернативныефункции не исполняются.2.4. Последовательный портПри работе последовательного порта используются две линиипорта Р3: Р3.1 – RxD (Receiver Data) линия приема данных и Р3.2 – TxD(Transmitter Data) линия передачи данных. Входные и выходные данныехранятся в буферном регистре SBUF с адресом 99h, расположенным вобласти SFR.

Вообще, по данному адресу находятся два сдвигающих(параллельно-последовательных) регистра. Один из них – «передатчик» предназначен для передачи байта данных с внутренней шиныданных ШД на линию TxD. Он загружается любой командой, использующей SBUF в качестве регистра назначения. Другой – «приемник»служит для чтения данных с линии RxD на шину ШД. К нему обращаются любой командой, в которой SBUF является регистром-источникомданных.Управление работой последовательного порта осуществляетсярегистром SCON (Serial Control), расположенным в области SFR по ад-27ресу 98h. Обозначение разрядов регистра приведено в таблице 8. Кроме того, в управлении скоростью передачи данных участвует бит SMODрегистра PCON.Таблица 8.7SM0Регистр SCON (98H)6SM15SM24REN3TB82RB81TI0RIНазначение разрядов регистра:SCON.0RIФлаг прерывания приемника.SCON.1TIФлаг прерывания передатчика.SCON.2RB8Девятый бит принимаемых данных.SCON.3TB8Девятый бит передаваемых данных.SCON.4RENРазрешение приема данных.SCON.5SM2Разрешение многопроцессорной работы.SCON.6SM1Младший бит номера режима.SCON.7SM0Старший бит номера режима.Последовательный порт можно запрограммировать на работу водном из четырех режимов установкой разрядов SM0, SM1 регистраSCON, как показано в таблице 9.

Во всех режимах передача инициируется любой командой, использующей SBUF в качестве регистра назначения.Таблица 9.Режимы работы последовательного портаРежим SM0 SM1012300110101НаименованиеСинхронныйАсинхронныйАсинхронныйАсинхронныйКадр,бит8101111Скорость передачиf OSC /12Переменная (TC1)f OSC /32 или fOSC /64Переменная (TC1)Флаг прерывания приемника RI устанавливаются аппаратнымисредствами после приема 8-го бита в режиме 0 и стоп-бита в остальныхрежимах.

Сбрасывается программными средствами.Флаг прерывания передатчика TI устанавливаются аппаратнымисредствами после передачи последнего бита кадра. Сбрасывается программными средствами.В разряд RB8 в режимах 2 и 3 записывается принятый девятыйбит, в режиме 1 - стоп-бит.

В режиме 0 он не используется, и в него необходимо записать 0. При приеме устанавливается и сбрасывается аппаратными средствами. Программно доступен.Разряд TB8 в режимах 2 и 3 содержит девятый бит передаваемыхданных. Устанавливается и сбрасывается программным способом.Бит SM2 вместе с битом REN позволяютуправлять приемом дан___________ных.

Флаг прерывания приемника RI = REN·(SM2 ⊕ RB8) устанавливается в 1, сигнализируя об успешном завершении приема в SBUF, приREN=1 и равенстве содержимого разрядов SM2 и RB8.28В режиме 0 для RB8=0, необходимо установить SM2=0; в режиме 1 RB8=1 (записан стоп-бит), следовательно, и SM2=1; в режимах 2 и3 можно селективно принимать данные, устанавливая SM2=0 илиSM2=1, что используется при работе в простейшей локальной сети.2.4.1. Синхронный обмен (режим 0)Режим 0 предназначен для симплексного синхронного обменаинформацией 8-битным кадром со скоростью f M0 = f OSC /12 бит/с. [Индекс М0 – режим 0 (Mode 0)]. Для тактовой частоты микроконтроллераf OSC = 12 МГц, скорость передачи равна 1 Мбит/с. Для обеспечения работы в режиме 0 необходимо установить RB8=0 и SM2=0.В синхронном режиме 8 бит информации в последовательном коде принимаются и передаются через двунаправленный вывод RxD.

Навыводе TxD передатчиком формируется сигнал синхронизации.В командах, использующих SBUF в качестве регистра назначения,устройство управления формирует сигнал «Запись в SBUF». По этомусигналу, при условии TI=0, данные с внутренней шины данных ШД записываются в регистр SBUF и запускается блок управления передачей.Спустя один машинный цикл, содержимое регистра SBUF«передатчика» выводится на линию RxD младшим битом вперед(рис.

20,а). После вывода восьмого бита, при условии SM2=0, аппаратно устанавливается флаг TI =1, что является признаком окончания передачи и разреПЕРЕДАЧАшения загрузкиочередногобайЗапись в SBUFта. Флаг TI сбраRxD (выход)сываетсяпроD0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7граммно.TxD (выход)Прием информации в синTIхронном режимеаПРИЕМвозможенприRxD (вход)одновременномD0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7выполнении усTxD (вход)ловий REN=1 иRI=0. Оба разряRIда устанавливабются программно. При приемеРис.

20восьми бит информации в регистр SBUF-«приемник» аппаратно устанавливаетсяRI=1, что является признаком окончания приема и разрешения чтенияинформации из регистра SBUF (рис. 20,б).292.4.2. Асинхронный обмен (режимы 1,2,3)Асинхронный обмен позволяет использовать дуплексный режимработы – одновременно производить прием и передачу информации.Для этого необходимо соединить выход TxD передатчика со входомRxD приемника.Обмен информацией осуществляется кадром, содержащим 10 (8бит информации, старт-бит и стоп-бит) или 11 (9 бит информации,старт-бит и стоп-бит) битовых интервалов (рис.

21). Девятый бит D8 вкадре с 11 битами выполняет служебную функцию. При приеме он записывается в разрядКАДРRB8, а при передачечитается из разрядаСТАРТ-БИТСТОП-БИТTB8 регистра SCON.D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8Скорость обменаинформацией опредеБИТОВЫЙ ИНТЕРВАЛляется частотой внутренних тактовых сигнаРис. 21лов синхронизации передатчика Tx и приемника Rx, формирование которых показано на рис. 22. Они формируютсяиз тактовых сигналов частотой f IN . В режиме 2 это тактовые импульсысинхронизации микроконтроллера частотой f OSC /2, а в режимах 1 и 3 –таймера/счетчика ТС1.Тактовые сигналы Tx и Rx формируются из сигнала f1 счетчиками/делителями частоты на шестнадцать CntT и CntR.

В зависимости отсостояния разряда SMOD регистра PCON частота f1 = f IN (при SMOD=1)или f1 = f IN /2 (при SMOD=0).Счетчиком/делителем CntR каждый битовый интервал приемникаразбивается на 16 фаз. Бит-детектором в фазах 7, 8 и 9, расположенных в середине битового интервала, опрашивается входная линия RxD.На основании данных трех опросовс помощью мажоритарной функцииPCON.7«два из трех» выносится решение оSMODлогическом уровне сигнала на битовом интервале. Результат этого ре1CntTTxшения подается на вход сдвигающеf1C:16го регистра SBUF-«приемника».fIN0В отсутствие передачи на вы:2воде TxD установлен высокий уроRxC CntRвень сигнала. Передача инициируСБРОС CntR:16R 789ется любой командой, использующей SBUF в качестве регистраERRRxDназначения. Вырабатываемый приБИТ-ДЕТЕКТОР DATAэтом устройством управления ЦПсигнал «Запись в SBUF» загружаетРис. 22данные с внутренней шины дан-30ПЕРЕДАЧАTxЗапись в SBUFTxDD0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7TIПРИЕМСброс CntRаRxRxDD0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7Бит-детекторRIбРис.

23ных ШД в сдвигающий регистр SBUF-«передатчик» и ближайшим тактовым импульсом Tx (рис. 23,а) начинается передача данных. Первымвыдается старт-бит, потом 8 или 9 бит данных младшим разрядом вперед, а затем стоп-бит. После передачи последнего бита данных аппаратно устанавливается TI=1, что является признаком завершения передачи и разрешением загрузки следующего байта. В 11-битовом формате кадра старший бит D8 читается из разряда TB8 регистра SCON,который должен быть предварительно установлен программными средствами.Прием начинается с перехода сигнала на линии RxD из 1 в 0(рис.

23,б). Для отслеживания такого перехода в режиме ожиданияприема линия RxD аппаратно опрашивается в каждой фазе битовогоинтервала. При обнаружении перехода немедленно сбрасываетсясчетчик-делитель CntR сигналом «Сброс CntR», что обеспечивает егофазирование относительно бит-интервалов передатчика (рис. 22). Битдетектором определяется уровень сигнала при приеме старт-бита. Если это 0, то далее принимаются данные.

В противном случае приемникпереходит в режим ожидания.После окончания приема кадра в разряд RB8 регистра SCON врежиме 1 записывается стоп-бит, а в режимах 2 и 3 - девятый бит данных D8. Если содержимое разряда RB8 совпадает с установленнымзначением разряда SM2, то устанавливается RI=1, что является признаком окончания приема и разрешением чтения принятого байта изрегистра SBUF. В противном случае признак RI не устанавливается,принятая посылка безвозвратно теряется, и приемник переходит в режим ожидания.