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MB89P475的UART/SIO結(jié)構(gòu)與應(yīng)用

時(shí)間:2023-02-21 00:15:39 電子通信論文 我要投稿
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MB89P475的UART/SIO結(jié)構(gòu)與應(yīng)用

  摘要:MB89P475是富士通公司生產(chǎn)的八位單片機(jī)。該單片機(jī)具有豐富的軟、硬件資源和良好的EMC性能,可廣泛應(yīng)用于家電控制等產(chǎn)品中。該器件內(nèi)含兩路UART/SIO接口,非常適用于計(jì)算機(jī)集中控制和管理的多級(jí)通信控制系統(tǒng)中。文中介紹了該單片機(jī)的特點(diǎn)和UART/SIO結(jié)構(gòu),給出了MB89P475在LSP300型中央空調(diào)的計(jì)算機(jī)集控系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用方法。
  關(guān)鍵詞:MB89P475;單片機(jī);中央空調(diào);計(jì)算機(jī)集控系統(tǒng)
  
 。停拢福梗校矗罚凳歉皇客ü旧a(chǎn)的F2MC-8LMB89470單片機(jī)系列產(chǎn)品。該產(chǎn)品具有豐富的軟、硬件資源和良好的EMC性能,而且其程序空間(16k×8bitsPROM)和數(shù)據(jù)空間(512×8bitsRAM)大小適中,定時(shí)器資源和中斷資源豐富。雙路UART/SIO接口的設(shè)置是該產(chǎn)品的一大特點(diǎn)。在指令設(shè)計(jì)方面,利用該單片機(jī)可以直接進(jìn)行16位數(shù)據(jù)的比較和算術(shù)運(yùn)算。MB89P475的高性價(jià)比和合理的資源配置,使其可以廣泛應(yīng)用于家用電器控制和工業(yè)控制等應(yīng)用領(lǐng)域。此外,在多級(jí)數(shù)據(jù)通信控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)中,MB89P475也是一款不可多得的單片機(jī)產(chǎn)品。
  
 。保停拢福梗校矗罚岛(jiǎn)介
  
  1.1引腳功能
  
 。停拢福梗校矗罚担ǎ希裕行吞(hào))相應(yīng)的掩膜(MASK)產(chǎn)品型號(hào)為MB89475,它具有兩種封裝形式,分別是48-pinPlasticSH-DIP和48-pinPlasticQFP封裝。本文以SH-DIP封裝形式為例來(lái)介紹其引腳定義,圖1所示是該封裝的引腳排列圖,現(xiàn)將各引腳的功能說(shuō)明如下:
  
 。兀,X1:振蕩器輸入、輸出;
  
 。停希模牛耗J皆O(shè)定引腳,使用時(shí),該引腳通常直接接地;
  
 。遥樱裕簭(fù)位腳,低電平復(fù)位;
  
 。校埃埃粒危啊校埃罚粒危罚和ㄓ茫桑峡诨颍粒妮斎肟;
  
 。校保啊校保常和ㄓ茫桑峡诨蜓赜|發(fā)中斷輸入口;
  
 。校保础校保罚和ㄓ茫桑峡诨蚨〞r(shí)器輸入(EC)、輸出口(TO);
  
 。校玻啊校玻玻和ㄓ茫桑峡诨颍眨粒遥裕樱桑希钡臅r(shí)鐘輸入、數(shù)據(jù)輸出和輸入口;
  
 。校玻常和ㄓ茫桑峡诨颍校祝茫}寬測(cè)量)輸入口;
  
 。校玻矗和ㄓ茫桑峡诨颍校祝停}寬調(diào)制)輸出口;
  
 。校玻怠校玻罚和ㄓ茫桑峡诨颍眨粒遥裕樱桑希驳臄(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)輸出、時(shí)鐘輸入口;
  
 。校常埃校常叮捍箅娏黩(qū)動(dòng)輸出口,其中,P30/BUZ*可作蜂鳴器驅(qū)動(dòng)口;
  
 。校矗啊校矗保涸冢停拢福梗校矗罚担ǎ保埃玻▎螘r(shí)鐘系統(tǒng))中為通用輸入口,在MB89P475(202)(雙時(shí)鐘系統(tǒng))中為副時(shí)鐘連接引腳;
  
 。校矗玻和ㄓ幂斎肟;
  
 。校担啊校担矗和ㄓ茫桑峡诨螂娖接|發(fā)中斷輸入口(低電平中斷);
  
 。茫航樱埃宝蹋齐娙莸降;
  
 。郑悖、Vss:電源(+5V)和接地(GND)引腳;
  
 。粒觯悖恪ⅲ粒觯螅螅海粒碾娐返膮⒖茧娫春偷。
  
 。保仓饕攸c(diǎn)
  
 。停拢福梗校矗罚祪(nèi)含六個(gè)定時(shí)器,分別為:PWC(脈寬測(cè)量)定時(shí)器(可用作時(shí)間間隔定時(shí)器)、PWM(脈寬調(diào)制)定時(shí)器(可用作時(shí)間間隔定時(shí)器)、2個(gè)8/16bit定時(shí)/計(jì)數(shù)器、一個(gè)21-bit時(shí)間基準(zhǔn)定時(shí)器和一個(gè)Watch比例器。此外,MB89P475還具有如下特點(diǎn):
  
  ●帶有蜂鳴器驅(qū)動(dòng),可由程序選擇7種驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率;
  
  ●可外部中斷,包括4個(gè)沿觸發(fā)中斷通道和5個(gè)電平觸發(fā)中斷通道;
  
  ●內(nèi)含8通道10位A/D轉(zhuǎn)換器;
  
  圖3
  
  ●內(nèi)含UART/SIO異步/同步數(shù)據(jù)接收/發(fā)射器;
  
  ●可低功耗工作,具有Stop模式、Sleep模式、副時(shí)鐘模式、Watch模式等多種工作模式;
  
  ●帶有Watchdog定時(shí)復(fù)位功能;
  
  ●最大可用39路I/O口。
  
 。玻停拢福梗校矗罚档模眨粒遥裕樱桑辖Y(jié)構(gòu)
  
 。停拢福梗校矗罚档淖畲筇攸c(diǎn)就是內(nèi)部集成了一個(gè)UART/SIO通用串行數(shù)據(jù)通信接口,可通過(guò)片內(nèi)雙緩沖器實(shí)現(xiàn)全雙工雙向通信?同時(shí)?UART/SIO可編程配置為異步或同步通信模式;其內(nèi)部波特率發(fā)生器既可以選擇14種不同的波特率?也可由外部時(shí)鐘設(shè)置波特率?其數(shù)據(jù)傳輸格式見(jiàn)表1所列。該數(shù)據(jù)傳輸格式基于NRZ(不歸零)系統(tǒng)。
  
  表1UART/SIO數(shù)據(jù)格式
  
  模式數(shù)據(jù)長(zhǎng)度(Bit)通信模式停止位長(zhǎng)度無(wú)校驗(yàn)有校驗(yàn)078異步1bit或2bits8918同步--
 。停拢福梗校矗罚祪(nèi)含六個(gè)寄存器,分述如下:
  
  Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0MDPENTDPSBLCLCLK2CLK1CLK0
 。ǎ保樱停茫保保玻保耗J娇刂萍拇嫫鳎保ǖ刂罚海埃埃玻叮龋埃埃玻拢,初始化值:00000000H)的格式如下:
  
  其中,MD為通信模式控制位,該位為0為異步通信(UART),為1時(shí)同步通信(SIO);
  
 。校牛螢樾r(yàn)控制位,該位為0表示無(wú)校驗(yàn),為1表示有校驗(yàn)(由Bit5選擇奇、偶校驗(yàn));
  
 。裕模袨槠、偶校驗(yàn)位,0為偶校驗(yàn),1為奇校驗(yàn);
  
 。樱拢淌峭V刮婚L(zhǎng)度控制位,0為選擇1Bit停止位,1為選擇2Bit停止位;
  
 。茫虨樽址L(zhǎng)度控制位,0為選擇7Bit數(shù)據(jù)長(zhǎng)度,1為選擇8Bit數(shù)據(jù)長(zhǎng)度;
  
  CLK2~CLK0:通信時(shí)鐘選擇位,具體操作見(jiàn)表2所列。
  
  表2時(shí)鐘選擇
  
  CLK2CLK1CLK0
  選擇時(shí)鐘
  
  0002個(gè)指令周期0018個(gè)指令周期01032個(gè)指令周期011波特率發(fā)生器控制100外部時(shí)鐘
 。ǎ玻樱停茫保玻玻玻耗J娇刂萍拇嫫鳎玻ǖ刂罚海埃埃玻罚龋埃埃玻茫,初始化值:00000000H)的格式如下:
  
  Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0RERCRXETXEBRGETXOESCKERIETIE
  其中,RERC:各接收標(biāo)志清除位。置0時(shí),清除所有錯(cuò)誤標(biāo)志,置1無(wú)效;
  
 。遥兀牛簲(shù)據(jù)接收允許位,置0時(shí)禁止接收,置1時(shí)允許接收;
  
 。裕兀牛簲(shù)據(jù)發(fā)射允許位,置0時(shí)禁止發(fā)射,置1時(shí)允許發(fā)射;
  
 。拢遥牵牛翰ㄌ芈拾l(fā)生器啟動(dòng)位,0為停止,1為啟動(dòng);
  
 。裕兀希牛捍袛(shù)據(jù)輸出允許位,置0時(shí),P21/SO1、P26/SO2為通用I/O口,置1時(shí),P21/SO1、P26/SO2為串行數(shù)據(jù)輸出口;
  
 。樱茫耍牛捍袝r(shí)鐘輸出允許位,置0時(shí),P20/SCK1、P27/SCK2為通用I/O口或串行時(shí)鐘輸入口,置1時(shí),P20/SCK1、P27/SCK2為串行時(shí)鐘輸出口;
  
 。遥桑牛航邮罩袛嘣试S位,置0時(shí),接收中斷禁止,置1時(shí),接收中斷允許;
  
 。裕桑牛喊l(fā)射中斷允許位,置0時(shí),發(fā)射中斷禁止,置1時(shí),發(fā)射中斷允許。
  
 。ǎ常樱樱模保玻籂顟B(tài)與數(shù)據(jù)寄存器(地址:0028H/002DH,初始化值:00001---H),格式如下:
  
  Bit7Bit6Bit5BIT4Bit3Bit2Bit1Bit0PREOVEFERRDRFTDRE------
  其中,PRE:為校驗(yàn)錯(cuò)誤標(biāo)志,0為無(wú)校驗(yàn)錯(cuò)誤,1為校驗(yàn)錯(cuò)誤;
  
 。希郑牛阂绯鲥e(cuò)誤標(biāo)志,0為無(wú)溢出錯(cuò)誤,1為溢出錯(cuò)誤;
  
 。疲牛遥簬e(cuò)誤標(biāo)志,0為無(wú)幀錯(cuò)誤,1為幀錯(cuò)誤;
  
 。遥模遥疲航邮諗(shù)據(jù)寄存器滿標(biāo)志,0為寄存器空,1為接收數(shù)據(jù)滿;
  
 。裕模遥牛喊l(fā)射數(shù)據(jù)寄存器空標(biāo)志,0為發(fā)射數(shù)據(jù)滿,1為寄存器空。
  
  這里,SSD1/2是只讀寄存器。若接收中斷允許(RIE=1),那么任何錯(cuò)誤標(biāo)志置“1”都將產(chǎn)生接收中斷。因此,在程序中將RERC(SMC12/22中的Bit7)置“1”,可將各錯(cuò)誤標(biāo)志清零。
  
 。ǎ矗樱遥茫保玻翰ㄌ芈士刂萍拇嫫鳎ǖ刂罚海埃埃玻粒龋埃埃玻疲,初始化值:xxxxxxxxH)
  
  當(dāng)SMC11/SMC21寄存器中的CLK2~CLK0設(shè)為“011”時(shí),由于選擇的是波特率發(fā)生器作為串行時(shí)鐘(異步通信方式使用),因此,只有在UART/SIO停止工作時(shí),寫(xiě)入SRC1/2的數(shù)據(jù)才有效。此時(shí),波特率計(jì)算方法如下(CLK2~CLK0設(shè)為“011”):
  
  波特率=1/(16nTint)
  
  式中,n為寫(xiě)入SRC1/2的數(shù)值,Tint為指令周期,其值可通過(guò)對(duì)相關(guān)寄存器編程設(shè)定為4/fch、8/fch、16/fch、64/fch(其中fch為系統(tǒng)時(shí)鐘振蕩器頻率)。
  
 。ǎ担樱桑模遥保玻狠斎霐(shù)據(jù)寄存器(地址:0029H/002EH,初始化值:xxxxxxxxH)
  
  該寄存器用于存放接收到的數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)接收完成時(shí),RSRF位(SSD1/2中的Bit4)被置“1”,此時(shí)若接收中斷允許,將產(chǎn)生接收中斷請(qǐng)求。讀出接收數(shù)據(jù)后,RSRF位自動(dòng)清“0”。
  
  系統(tǒng)檢測(cè)到接收中斷請(qǐng)求后,應(yīng)檢查RSRF位是否為“1”,若為“0”,說(shuō)明該中斷是由于接收錯(cuò)誤產(chǎn)生的,SIDR1/2并未接收到數(shù)據(jù),此時(shí)應(yīng)在相應(yīng)的程序中作相應(yīng)處理。
  
 。ǎ叮樱希模遥保玻狠敵鰯(shù)據(jù)寄存器(地址:0029H/002EH,初始化值:xxxxxxxxH)
  
 。樱希模遥保才cSIDR1/2具有相同的地址。發(fā)射允許時(shí),將發(fā)射數(shù)據(jù)寫(xiě)入該寄存器即可直接轉(zhuǎn)送到發(fā)射寄存器,并通過(guò)發(fā)射移位寄存器發(fā)送到串行數(shù)據(jù)輸出口(SO1/2)。
  
  圖5
  
  發(fā)射數(shù)據(jù)寫(xiě)入SODR1/2寄存器時(shí),發(fā)射數(shù)據(jù)標(biāo)志位TDRE同時(shí)被清“0”,發(fā)射數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送到發(fā)射移位寄存器后,TDRE被置“1”,意味著SODR1/2寄存器可以寫(xiě)入下一個(gè)發(fā)射數(shù)據(jù),同時(shí),若發(fā)射中斷允許,將產(chǎn)生發(fā)射中斷請(qǐng)求。
  
  若將發(fā)射數(shù)據(jù)長(zhǎng)度設(shè)為7Bits,則數(shù)據(jù)的第7位(最高位)無(wú)效。
  
 。常蹋樱遥常埃靶图叵到y(tǒng)的構(gòu)成
  
  圖2所示為LSR300型中央空調(diào)計(jì)算機(jī)集控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖,該系統(tǒng)采用RS-485總線結(jié)構(gòu)方式,由計(jì)算機(jī)控制管理平臺(tái)、RS-232/RS-485轉(zhuǎn)換模塊、14個(gè)控制終端(包括通信板和主控系統(tǒng),其控制終端數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際要求增加或減少)組成。其中計(jì)算機(jī)控制管理平臺(tái)主要用于數(shù)據(jù)通信、系統(tǒng)檢測(cè)、功能設(shè)定和控制以及查詢等管理工作。
  
  系統(tǒng)中的RS-232/RS-485轉(zhuǎn)換模塊由MAX-IM公司生產(chǎn)的MAX491E、MAX232A組成,該模塊的電路連接如圖3所示。
  
  通信板由MB89P475為核心組成,其結(jié)構(gòu)如圖4所示。圖中的RS-485接口由MAX491E完成,接收器處于常通狀態(tài)(RE接地),發(fā)射器的選通(DE端)由MB89P475的P2.7口控制(高電平選通)。通信板主要完成以下功能:
  
 。ǎ保┯脫艽a開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)各控制終端的地址編碼;
  
 。ǎ玻C(jī)組的本地操作控制與顯示(包括本地查詢、設(shè)置和控制);
  
 。ǎ常┓謩e與計(jì)算機(jī)和主控系統(tǒng)通信,實(shí)現(xiàn)主控系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳送。其中,與計(jì)算機(jī)之間采用RS-485總線方式進(jìn)行連接,而與主控系統(tǒng)之間則采用電流環(huán)方式連接;
  
 。ǎ矗┯洃洐C(jī)組的設(shè)定信息、故障信息和累計(jì)運(yùn)行時(shí)間。
  
  此外,系統(tǒng)中的主控系統(tǒng)也可采用LSR300中央空調(diào)單機(jī)組控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)(詳見(jiàn)參考資料?1?)。
  
 。矗停拢福梗校矗罚档耐ㄐ跑浖O(shè)計(jì)
  
 。矗蓖ㄐ虐迮c計(jì)算機(jī)通信
  
 。ǎ保┩ㄐ艆f(xié)議
  
  通信板與計(jì)算機(jī)的通信采用RS-485總線方式連接,通信過(guò)程由計(jì)算機(jī)主控,通信數(shù)據(jù)采用RS-232標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式[2]。
  
  當(dāng)通信板接收到正確的同步碼和地址碼時(shí),表示該通信板可以與計(jì)算機(jī)通信。此時(shí)可選擇MB89P475的UART/SIO2為UART(兩線異步)通信模式,通信數(shù)據(jù)格式定義為1位起始位,8位數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和1位停止位,無(wú)校驗(yàn)位。
  
 。ǎ玻┸浖O(shè)計(jì)
  
 。眨粒遥裕樱桑希蚕嚓P(guān)寄存器初始化如下:
  
 。停希郑樱茫遥,#104;設(shè)定波特率=1200bps(系統(tǒng)時(shí)鐘Fch=8.000MHz)
  
 。停希郑樱停茫玻,#00001011B;選擇UART模式,1Bit停止位,8Bits數(shù)據(jù)長(zhǎng)度,無(wú)校驗(yàn)位
  
 。停希郑樱停茫玻,#01111010B;允許接收中斷,禁止發(fā)射中斷,發(fā)射允許,接收允許
  
  數(shù)據(jù)發(fā)射采用查詢方式進(jìn)行,即發(fā)射子程序置于主程序循環(huán)中,可通過(guò)查詢發(fā)射數(shù)據(jù)寄存器空標(biāo)志位TDRE決定是否寫(xiě)入下一個(gè)發(fā)射數(shù)據(jù)。發(fā)射子程序流程圖如圖5所示。
  
  數(shù)據(jù)接收采用中斷方式進(jìn)行。程序進(jìn)入接收中斷服務(wù)程序時(shí),應(yīng)首先根據(jù)接收數(shù)據(jù)滿標(biāo)志位RDRF的狀態(tài)來(lái)判斷中斷請(qǐng)求是否是由于接收錯(cuò)誤產(chǎn)生的(產(chǎn)生中斷時(shí),接收數(shù)據(jù)滿標(biāo)志位RDRF=0),然后由判斷結(jié)果決定是接收數(shù)據(jù)還是進(jìn)行出錯(cuò)處理。中斷服務(wù)程序的流程圖如圖6所示。
  
 。矗餐ㄐ虐迮c主控系統(tǒng)通信
  
  (1)通信協(xié)議
  
  通信板與主控系統(tǒng)的通信采用電流環(huán)方式實(shí)現(xiàn),這樣可以增強(qiáng)通信的可靠性。通信過(guò)程由通信板主控,通信數(shù)據(jù)采用RS-232標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式[2]。
  
  可選擇MB89P475的UART/SIO1為UART(兩線異步)通信模式,通信數(shù)據(jù)格式定義為1位起始位,8位數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和1位停止位,無(wú)校驗(yàn)位。
  
  (2)軟件設(shè)計(jì)
  
  相關(guān)寄存器初始化如下:
  
  MOVSCR1,#52;設(shè)定波特率=2400bps(系統(tǒng)時(shí)鐘Fch=8.000MHz)
  
 。停希郑樱停茫保,#00001011B;選擇UART模式,1Bit停止位,8Bits數(shù)據(jù)長(zhǎng)度,無(wú)校驗(yàn)位
  
 。停希郑樱停茫保,#01111010B;允許接收中斷,禁止發(fā)射中斷,發(fā)射允許,接收允許
  
  具體的編程方法與通信板和計(jì)算機(jī)的通信編程方法相同。
  
 。到Y(jié)語(yǔ)
  
  雖然MB89P475的雙路UART/SIO結(jié)構(gòu)具有靈活、安全的特點(diǎn),但合理的程序設(shè)計(jì)也至關(guān)重要。在LSR300中央空調(diào)計(jì)算機(jī)集控系統(tǒng)中,以MB89P475為核心設(shè)計(jì)的通信板,充分合理地利用了MB89P475的雙路UART/SIO資源。它可以作為各控制終端與計(jì)算機(jī)交換數(shù)據(jù)的樞紐,同時(shí)還避免了主控系統(tǒng)的重復(fù)開(kāi)發(fā)。目前該系統(tǒng)已投入使用,其方便、靈活的操作模式和安全可靠的運(yùn)行已得到了用戶的肯定。
  
  
  
  

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