MB89P475的UART/SIO结构与应用
发布时间：2010-11-1 21:33
发布者：eetech
MB89P475是富士通公司生产的F2MC-8L MB89470单片机系列产品｡该产品具有丰富的软､硬件资源和良好的EMC性能, 而且其程序空间(16k 8bits PROM)和数据空间(512 8bits RAM)大小适中,定时器资源和中断资源丰富｡双路UART/SIO接口的设置是该产品的一大特点｡在指令设计方面,利用该单片机可以直接进行16位数据的比较和算术运算｡MB89P475的高性价比和合理的资源配置,使其可以广泛应用于家用电器控制和工业控制等应用领域｡此外,在多级数据通信控制系统的开发设计中,MB89P475也是一款不可多得的单片机产品｡ 1 MB89P475简介 1.1 引脚功能 MB89P475(OTP型号)相应的掩膜(MASK)产品型号为MB89475,它具有两种封装形式,分别是48-pin Plastic SH-DIP和48-pin Plastic QFP封装｡本文以SH-DIP封装形式为例来介绍其引脚定义,图1所示是该封装的引脚排列图,现将各引脚的功能说明如下: X0,X1:振荡器输入､输出; MODE:模式设定引脚,使用时,该引脚通常直接接地; RST:复位脚,低电平复位; P00/AN0~P07/AN7:通用I/O口或A/D输入口; P10~P13:通用I/O口或沿触发中断输入口; P14~P17:通用I/O口或定时器输入(EC)､输出口(TO); P20~P22:通用I/O口或UART/SIO1的时钟输入､数据输出和输入口; P23:通用I/O口或PWC(脉宽测量)输入口; P24:通用I/O口或PWM(脉宽调制)输出口; P25~P27:通用I/O口或UART/SIO2的数据输入､数据输出､时钟输入口; P30*~P36*:大电流驱动输出口,其中,P30/BUZ*可作蜂鸣器驱动口; P40~P41:在MB89P475(102)(单时钟系统)中为通用输入口,在MB89P475(202)(双时钟系统)中为副时钟连接引脚; P42:通用输入口; P50~P54:通用I/O口或电平触发中断输入口(低电平中断); C:接0.1μF电容到地; Vcc､Vss:电源(+5V)和接地(GND)引脚; Avcc､Avss:A/D电路的参考电源和地｡  1.2 主要特点 MB89P475内含六个定时器,分别为:PWC(脉宽测量)定时器(可用作时间间隔定时器)､PWM(脉宽调制)定时器(可用作时间间隔定时器)､2个8/16bit 定时/计数器､一个21-bit时间基准定时器和一个Watch比例器｡此外,MB89P475还具有如下特点: ●带有蜂鸣器驱动,可由程序选择7种驱动信号频率; ●可外部中断,包括4个沿触发中断通道和5个电平触发中断通道; ●内含8通道10位A/D转换器; ●内含UART/SIO 异步/同步数据接收/发射器; ●可低功耗工作,具有Stop模式､Sleep模式､副时钟模式､Watch模式等多种工作模式; ●带有Watchdog 定时复位功能; ●最大可用39路I/O口｡ 2 MB89P475的UART/SIO结构 MB89P475的最大特点就是内部集成了一个UART/SIO通用串行数据通信接口,可通过片内双缓冲器实现全双工双向通信?同时?UART/SIO可编程配置为异步或同步通信模式;其内部波特率发生器既可以选择14种不同的波特率?也可由外部时钟设置波特率?其数据传输格式见表1所列｡该数据传输格式基于NRZ(不归零)系统｡ 表1 UART/SIO数据格式 模 式 数据长度(Bit) 通信模式 停止位长度 无校验 有校验 0 7 8 异步 1bit或2bits 8 9 1 8 同步 -- MB89P475内含六个寄存器,分述如下: Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 MD PEN TDP SBL CL CLK2 CLK1 CLK0 (1) SMC11/21:模式控制寄存器1(地址:0026H/002BH,初始化值:00000000H)的格式如下: 其中,MD为通信模式控制位,该位为0为异步通信(UART),为1时同步通信(SIO); PEN为校验控制位,该位为0表示无校验,为1表示有校验(由Bit5选择奇､偶校验); TDP为奇､偶校验位,0为偶校验,1为奇校验; SBL是停止位长度控制位,0 为选择1Bit停止位,1为选择2 Bit停止位; CL为字符长度控制位,0 为选择7 Bit数据长度,1为选择8 Bit数据长度; CLK2~CLK0:通信时钟选择位,具体操作见表2所列｡ 表2 时钟选择 CLK2 CLK1 CLK0 选 择 时 钟 0 0 0 2个指令周期 0 0 1 8个指令周期 0 1 0 32个指令周期 0 1 1 波特率发生器控制 1 0 0 外部时钟 (2)SMC12/22:模式控制寄存器2(地址:0027H/002CH,初始化值:00000000H)的格式如下: Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 RERC RXE TXE BRGE TXOE SCKE RIE TIE 其中,RERC:各接收标志清除位｡置0时,清除所有错误标志,置1无效; RXE:数据接收允许位,置0时禁止接收,置1时允许接收; TXE:数据发射允许位,置0时禁止发射,置1时允许发射; BRGE:波特率发生器启动位,0为停止,1为启动; TXOE:串行数据输出允许位,置0时,P21/SO1､P26/SO2为通用I/O口,置1时,P21/SO1､P26/SO2为串行数据输出口; SCKE:串行时钟输出允许位,置0时,P20/SCK1､P27/SCK2为通用I/O口或串行时钟输入口,置1时,P20/SCK1､P27/SCK2为串行时钟输出口; RIE:接收中断允许位,置0时,接收中断禁止,置1时,接收中断允许; TIE:发射中断允许位,置0时,发射中断禁止,置1时,发射中断允许｡ (3) SSD1/2:状态与数据寄存器(地址:0028H/002DH,初始化值:00001---H),格式如下: Bit7 Bit6 Bit5 BIT4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 PRE OVE FER RDRF TDRE -- -- -- 其中,PRE:为校验错误标志,0为无校验错误,1为校验错误; OVE:溢出错误标志,0为无溢出错误,1为溢出错误; FER:帧错误标志,0为无帧错误,1为帧错误; RDRF:接收数据寄存器满标志,0为寄存器空,1为接收数据满; TDRE:发射数据寄存器空标志,0为发射数据满,1为寄存器空｡  这里,SSD1/2是只读寄存器｡若接收中断允许(RIE=1),那么任何错误标志置“1”都将产生接收中断｡因此,在程序中将RERC(SMC12/22中的Bit7)置“1”,可将各错误标志清零｡ (4)SRC1/2:波特率控制寄存器(地址:002AH/002FH,初始化值:xxxxxxxxH) 当SMC11/SMC21寄存器中的CLK2 ~ CLK0设为“011”时,由于选择的是波特率发生器作为串行时钟(异步通信方式使用),因此,只有在UART/SIO停止工作时,写入SRC1/2的数据才有效｡此时,波特率计算方法如下(CLK2~CLK0设为“011”): 波特率=1/(16nTint) 式中,n为写入SRC1/2的数值,Tint为指令周期,其值可通过对相关寄存器编程设定为4/fch､8/fch､16/fch､64/fch(其中fch为系统时钟振荡器频率)｡ (5) SIDR1/2: 输入数据寄存器(地址:0029H/002EH,初始化值:xxxxxxxxH) 该寄存器用于存放接收到的数据｡当数据接收完成时,RSRF位(SSD1/2中的Bit4)被置“1”,此时若接收中断允许,将产生接收中断请求｡读出接收数据后,RSRF位自动清“0”｡ 系统检测到接收中断请求后,应检查RSRF位是否为“1”,若为“0”,说明该中断是由于接收错误产生的,SIDR1/2并未接收到数据,此时应在相应的程序中作相应处理｡ (6) SODR1/2:输出数据寄存器(地址:0029H/002EH,初始化值:xxxxxxxxH) SODR1/2与SIDR1/2具有相同的地址｡发射允许时,将发射数据写入该寄存器即可直接转送到发射寄存器,并通过发射移位寄存器发送到串行数据输出口(SO1/2)｡ 发射数据写入SODR1/2寄存器时,发射数据标志位TDRE同时被清“0”,发射数据转送到发射移位寄存器后,TDRE被置“1”,意味着SODR1/2寄存器可以写入下一个发射数据,同时,若发射中断允许,将产生发射中断请求｡ 若将发射数据长度设为7 Bits,则数据的第7位(最高位)无效｡ 3 LSR300型集控系统的构成 图2所示为LSR300型中央空调计算机集控系统的结构框图,该系统采用RS-485总线结构方式,由计算机控制管理平台､RS-232/RS-485转换模块､14个控制终端(包括通信板和主控系统,其控制终端数量可以根据实际要求增加或减少)组成｡其中计算机控制管理平台主要用于数据通信､系统检测､功能设定和控制以及查询等管理工作｡ 系统中的RS-232/RS-485转换模块由MAX-IM公司生产的MAX491E､MAX232A组成,该模块的电路连接如图3所示｡ 通信板由MB89P475为核心组成,其结构如图4所示｡图中的RS-485接口由MAX491E完成,接收器处于常通状态(RE接地),发射器的选通(DE端)由MB89P475的P2.7口控制(高电平选通)｡通信板主要完成以下功能: (1) 用拨码开关实现各控制终端的地址编码; (2) 机组的本地操作控制与显示(包括本地查询､设置和控制); (3) 分别与计算机和主控系统通信,实现主控系统与计算机之间的数据传送｡其中,与计算机之间采用RS-485总线方式进行连接,而与主控系统之间则采用电流环方式连接; (4) 记忆机组的设定信息､故障信息和累计运行时间｡ 此外,系统中的主控系统也可采用LSR300中央空调单机组控制系统实现｡  4 MB89P475的通信软件设计 4.1 通信板与计算机通信 (1)通信协议 通信板与计算机的通信采用RS-485总线方式连接,通信过程由计算机主控,通信数据采用RS-232标准数据格式｡ 当通信板接收到正确的同步码和地址码时,表示该通信板可以与计算机通信｡此时可选择MB89P475的UART/SIO2为UART(两线异步)通信模式,通信数据格式定义为1位起始位,8位数据长度和1位停止位,无校验位｡ (2)软件设计 UART/SIO2相关寄存器初始化如下: MOV SCR2,#104 ;设定波特率=1200bps(系统时钟Fch=8.000MHz) MOV SMC21,#00001011B ;选择UART模式,1Bit停止位,8Bits数据长度,无校验位 MOV SMC22,#01111010B ;允许接收中断,禁止发射中断,发射允许,接收允许 数据发射采用查询方式进行,即发射子程序置于主程序循环中,可通过查询发射数据寄存器空标志位TDRE决定是否写入下一个发射数据｡发射子程序流程图如图5所示｡ 数据接收采用中断方式进行｡程序进入接收中断服务程序时,应首先根据接收数据满标志位RDRF的状态来判断中断请求是否是由于接收错误产生的(产生中断时,接收数据满标志位RDRF=0),然后由判断结果决定是接收数据还是进行出错处理｡中断服务程序的流程图如图6所示｡ 4.2 通信板与主控系统通信 (1)通信协议 通信板与主控系统的通信采用电流环方式实现,这样可以增强通信的可靠性｡通信过程由通信板主控,通信数据采用RS-232标准数据格式｡ 可选择MB89P475的UART/SIO1为UART(两线异步)通信模式,通信数据格式定义为1位起始位,8位数据长度和1位停止位,无校验位｡ (2)软件设计 相关寄存器初始化如下: MOV SCR1,#52 ;设定波特率=2400bps(系统时钟Fch=8.000MHz) MOV SMC11,#00001011B ;选择UART模式,1Bit停止位,8Bits数据长度,无校验位 MOV SMC12,#01111010B ;允许接收中断,禁止发射中断,发射允许,接收允许 具体的编程方法与通信板和计算机的通信编程方法相同｡ 5 结语 虽然MB89P475的双路UART/SIO结构具有灵活､安全的特点,但合理的程序设计也至关重要｡在LSR300中央空调计算机集控系统中,以MB89P475为核心设计的通信板,充分合理地利用了MB89P475的双路UART/SIO资源｡它可以作为各控制终端与计算机交换数据的枢纽,同时还避免了主控系统的重复开发｡目前该系统已投入使用,其方便､灵活的操作模式和安全可靠的运行已得到了用户的肯定｡ |
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