Описание последовательного порта.

В состав ..ВЕ51 входит дуплексный последовательный канал связи с буферизацией, который может быть запрограммирован для работы в одном из четырех режимов:

· режим "0" - синхронный ввод/вывод с частотой OSC/12;

· режим "1" - асинхронный с 8-бит. кадром, частота k´f;

· режим "2" - асинхронный с 9-бит. кадром, частота k´OSC/32;

· режим "3" - асинхронный с 9-бит. кадром, частота k´f;

где k {1, 1/2}, f - частота переполнения T1 (f_ov), деленная на 16.

Рис. 11.17. Разряд порта Р3

В режиме "0" (синхронный) данные передаются или принимаются по линии RxD со скоростью OSC/12 младшими битами вперед по 8 бит за операцию. Для синхронизации внешних средств используется линия TxD (Рис. 11.18)

Табл. 11.1

Передача инициируется всякий раз, когда в новые данные записываются в буфер SBUF. Признаком окончания передачи служит установка флага TI.

Операция ввода активизируется при разрешенном приеме (REN = 1) по сбросу RI. Установка RI свидетельствует о готовности введенных данных для считывания из буфера SBUF.

В режиме 1..3 реализуется асинхронный обмен данными. Кадр для передачи в режиме 1 показан на Рис. 11.19. Кадры для режимов 2 и 3 отличаются наличием девятого бита D8, следующего за D7 перед стоповым битом.

Рис. 11.18. Прием/передача в синхронном режиме

Рис. 11.19. Кадр передачи в режиме 1

Передача данных на выход TxD начинается после записи их в SBUF независимо от флага TI. Передача стартового бита начинается в фазе S1P1 МЦ, следующего за сигналом переполнения того счетчика, который служит генератором скорости. Кадр завершается выдачей стопового бита. Перед началом передачи стоп-бита устанавливается флаг TI - окончание передачи данных.

Флажки RI и TI способны осуществлять запросы на прерывания, причем в режимах 1..3 при SM2 = 1 установка флага RI (и генерация запроса) возможна только при приеме кадра с D8 = 1. Для режима 1 это соответствует приему стопового бита. Таким образом имеется возможность (в режимах 2 и 3) разделять принимаемые кадры на два класса (по D8 ® RB8). Кадры, принимаемые с RB8 = 0 теряются. Это дает возможность эффективно управлять межмашинной связью в сетях с единой последовательной магистралью. Кадры с RB8 = 1 - широковещательные и содержат адрес приемника, информация которому будет передаваться кадрами с RB8 = 0. Для вызова другого абонента следует передать новый кадр с RB8 = 1.

Скорость передачи зависит от состояния флага SMOD в регистре PCON (87), режима работы канала и длительности периода пересчета таймера-генератора скорости.

Для режима 2: при SMOD = 1 - скорость OSC/32;

SMOD = 0 - скорость OSC/64.

В режимах 1 и 3 скорость передачи определяется частотой переполнения таймера T1(f_ov) следующим образом:

f = (2^SMOD/32) ´ f_ov .

При использовании таймера T1 в режиме автозагрузки скорость последовательного обмена определяется по следующей формуле:

f = (2^SMOD ´ f_OSC)/(32 ´ 12 ´[256 - (тн)]).

В случае SMOD = 1 скорость совпадает с частотой переполнения таймера, при SMOD = 0 - скорость в два раза ниже.

Таймеры-счетчики

В состав ..ВЕ51 входят два 16-разрядных таймера/счетчика T0, T1. Состояние таймеров/ счетчиков (далее для краткости - таймеров) отображается регистровыми парами TiH-TiL в пространстве DSEG.

В режиме таймеров осуществляется пересчет тактовых сигналов с частотой OSC/12, а в режиме счетчиков подсчитываются переходы с H-уровня в L-уровень на соответствующих входах T0, T1. Вход тестируется в течение S5P2 каждого машинного цикла. При обнаружении состояния "1" в одном цикле и "0" - в следующем к соответствующему счетчику добавляется 1. В фазе S3P1 следующего цикла модифицированное значение счетчика отображается в регистровой паре. Т.к. процедура обнаружения перехода длится 2 машинных цикла, максимальная частота счета не должна превышать OSC/24 и каждый уровень должен удерживаться неизменным min в течение одного машинного цикла.

Функционирование таймера T2 несколько отличается от работы T0, T1.

Управление режимом работы T0, T1 осуществляет регистр TMOD (89), формат которого приведен на Рис. 11.20.

Рис. 11.20. Форматы регистров TCON и TMOD.

Регистр разбит на два 4-разрядных подрегистра одинакового формата :

T0MOD = TMOD[3:0], T1MOD = TMOD[7:4].

Поля регистра TiMOD:

· M[1:0] - код режима работы таймеров;

· C/T - выбор функции: 0 - таймер, 1 - счетчик;

· GATE - флаг управления работой, при GATE = 1 работа разрешена, если (INT=1)&(TR=1) (см. TCON), иначе работа зависит только от TR.

Управление работой T0, T1 обеспечивается регистром TCON (88) (аналогично TMOD разбитому на два одинаковых подрегистра).

· IT - управление типом входа внешнего прерывания, 0 - динамический по срезу, 1 - статический;

· IE - флаг запроса внешнего прерывания при динамическом входе, при подтверждении прерывания сбрасывается;

· TR - флаг программного запуска/останова таймера/счетчика;

· TF - флаг переполнения, вызывающий запрос прерывания, при подтверждении прерывания сбрасывается.

Рис. 11.21. Работа таймеров/счетчиков в режимах “0” и “1”

Таймеры T0, T1 могут работать в одном из четырех режимов, схемы работы в которых показаны на Рис. 11.21, Рис. 11.22, Рис. 11.23.

Режим "0" отличается от режима "1" длиной счетчика (13 бит для "0" и 16 - для "1"). Три старших разряда TjL в режиме "0" игнорируются. Установка GATE = 1 дает возможность таймеру измерить ширину импульса INTj.

Рис. 11.22. Работа таймеров/счетчиков в режиме “2”

Рис. 11.23. Режим “3” для Т0

T0 работает как два независимых 8-разрядных таймера, причем T0L может работать как в режиме таймера, так и в режиме счетчика. За ним сохраняются все биты управления T0, он реагирует на воздействия по входам T0, INT0\, устанавливает флаг TF0.

T0H может работать только в режиме таймера. Он использует бит включения TR1, при переполнении выставляет флаг TF1. Других битов управления устройство в этом режиме не имеет.

Установка Т0 в режим “3” лишает Т1 бита включения TR1, поэтому в этом случае Т1 в режимах “0”, “1”, “2” при GATE = 0 всегда включен и при переполнении в режимах “0” и “1” обнуляется, а в режиме “2” перезагружается, не устанавливая флаг. Управление от входов INT\, T1, биты управления C/T1, GATE1 не зависят от режима Т0.

Т1 аппаратно связан с блоком синхронизации последовательного канала. При работе в режимах “0”, “1”, “2” Т1 всегда вырабатывает импульс тактирования последовательного канала (который канал может и не использовать).

16-разрядный таймер/счетчик T2 обладает дополнительными возможностями по сравнению с T0, T1.

Помимо регистровой пары T2H.T2L (8B.8A), отображающей состояние таймера/счетчика, предусмотрена регистровая пара RCAP2 (H - CBh, L - CAh), в которую осуществляется автозахват и из которой осуществляется автозагрузка T2. Для внешнего управления процессами автозахвата/автозагрузки предусмотрен дополнительный вход T2EX.

Управление работой T2 осуществляется с помощью регистра T2CON (C8), формат которого приведен на Рис. 11.24.

Рис. 11.24. Регистры таймера Т2

Разряды регистра T2CON имеют следующее назначение:

CP/RL2 - флаг захвата/автозагрузки T2. При CP/RL2 = 1 захват текущего состояния осуществляется по срезу T2EX, если EXEN2 = 1. При CP/RL = 0 разрешается автозагрузка T2, если T2 переполнен или по срезу T2EX, если EXEN2 = 1. Этот флаг не принимается во внимание, если RCLK = 1 или TCLK = 1, т.е. когда T2 работает в качестве генератора скорости последовательного канала;

C/T2 - управление функцией таймера (0) или счетчика (1);

TR2 - программный запуск T2 при TR2 = 1 и останов по TR2 = 0;

EXEN2 - флаг разрешения (по “1”) динамическому (\__) входу осуществлять захват/автозагрузку, если он не работает в режиме генератора скорости последовательного порта;

TCLK - при TCLK = 1 T2 служит генератором скорости для передатчика последовательного канала, работающего в режиме “1” или “3”. При TCLK = 0 генератором скорости служит T1;

RCLK - то же для приемника последовательного канала;

EXF2 - флаг выполнения захвата/автозагрузки, вызванного изменением состояния на входе T2EX при EXEN2 = 1. При разрешенном прерывании вызывает запрос. Сбрасывается только программно;

TF2 - флаг переполнения T2. Вызывает запрос на прерывание. Функции установки подавляются при TCLK = 1 или RCLK = 1.

Режимы работы T2 (их три) определяются состоянием разрядов 4, 5 и 0 регистра T2CON.

RCLK \/ TCLK = 1 - режим генератора скорости последовательного канала. В этом случае остальные флаги режимов игнорируются, а выработка запроса прерывания по переполнению подавляется;

CP/RL = 1 - режим захвата;

CP/RL = 0 - режим автозагрузки.

Режим захвата осуществляется путем копирования текущего состояния T2 в регистры RCAP2 по отрицательному перепаду (\__) импульса на входе T2EX при условии EXEN2 = 1. Захват сопровождается установкой флага EXF2.

В режиме автозагрузки каждое переполнение T2 вызывает установку TF2 и перезагрузку RCAP2 ® T2. Перезагрузку можно осуществить и от внешнего источника - по отрицательному перепаду сигнала на входе T2EX (при условии EXEN2 = 1), причем такая перезагрузка сопровождается установкой флага EXF2.