如何使用Keil C編譯器配置具有不同定時(shí)器的DS89C430雙串口

DS89C430和其他高速微控制器具有兩個(gè)相同的串行端口。本應(yīng)用筆記向用戶介紹微控制器中使用的通用異步接收器/發(fā)送器。應(yīng)用筆記討論了波特時(shí)鐘源、中斷模式、波特率生成、異步10位操作和雙串行端口操作。代碼示例重點(diǎn)介紹了如何使用定時(shí)器 1 和定時(shí)器 2 作為串行端口的波特率發(fā)生器。

介紹

DS89C430高速微控制器的串行接口與其他8051處理器的串行接口相同。

本應(yīng)用筆記介紹了該接口最常用的工作模式（10位異步或標(biāo)準(zhǔn)全雙工異步通信模式1）的設(shè)置和操作。將提供港口運(yùn)行的總體概述，特別是模式1操作和波特率生成。將介紹詳細(xì)的軟件示例。示例說明了使用具有不同計(jì)時(shí)器配置的雙串行端口。DS89C430用戶指南和下面的附錄A描述了DS89C430寄存器在系統(tǒng)時(shí)鐘頻率設(shè)置、波特率產(chǎn)生和串行端口操作中涉及的所有寄存器。

波特率生成

每種模式都有一個(gè)與之關(guān)聯(lián)的波特率發(fā)生器。對(duì)于每個(gè) UART，此生成器通常是相同的。幾種波特率生成技術(shù)具有獨(dú)立于兩個(gè)UART的選項(xiàng)。以下波特率描述特定于為模式 1 操作配置的串行端口使用的計(jì)時(shí)器和波特率生成公式。

使用定時(shí)器 1 生成波特率

要使用定時(shí)器1作為波特率發(fā)生器，通常將其置于8位自動(dòng)重新加載模式。這樣，CPU 就不參與波特率生成。請(qǐng)注意，不應(yīng)啟用計(jì)時(shí)器中斷。在 8 位自動(dòng)重新加載模式（定時(shí)器 1、模式 2）中，重新加載值存儲(chǔ)在 TH1 中。因此，定時(shí)器1輸入時(shí)鐘頻率和TH1的組合決定了波特率。定時(shí)器1輸入時(shí)鐘相對(duì)于外部晶體時(shí)鐘，可以通過兩種方式改變：

更改系統(tǒng)時(shí)鐘，或

更改定時(shí)器輸入時(shí)鐘分頻比。

通過使用 PMR 特殊功能寄存器中的時(shí)鐘分頻位 （CD1：0） 來修改系統(tǒng)時(shí)鐘。定時(shí)器1輸入時(shí)鐘分頻比可使用T1M （CKCON.4）和T1MH （CKMOD.4）寄存器位進(jìn)行配置。將 T1MH 位設(shè)置為邏輯 1 會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)時(shí)鐘用于時(shí)鐘定時(shí)器 1。當(dāng) T1MH 清除 （= 0） 時(shí)，將 T1M 位設(shè)置為邏輯 1 可為定時(shí)器 4 提供系統(tǒng)時(shí)鐘除以 1 的輸入。當(dāng)T1M和T1MH均為邏輯0時(shí)，定時(shí)器1輸入時(shí)鐘固定在振蕩器頻率除以12。使用電源管理模式時(shí)，將 T1MH 或 T1M 設(shè)置為邏輯 1 會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)時(shí)鐘 （OSC/1024） 用作定時(shí)器 1 的輸入時(shí)鐘。如果在電源管理模式下兩個(gè)位都為清除 （= 0），則系統(tǒng)時(shí)鐘除以 3 （OSC/3072） 提供給定時(shí)器 1。

表1總結(jié)了每種不同配置的外部晶體頻率與定時(shí)器1輸入時(shí)鐘之間的關(guān)系。

使用定時(shí)器 1 的波特率公式

表2列出了TH1寄存器的重載值，用于生成一些更常見的波特率。

使用定時(shí)器 2 生成波特率

要將定時(shí)器 2 用作串行端口 0 的波特率發(fā)生器，定時(shí)器配置為自動(dòng)重新加載模式。然后，TCLK 或 RCLK 位（或兩者）設(shè)置為邏輯 1。TCLK = 1 選擇定時(shí)器 2 作為發(fā)射器的波特率發(fā)生器;RCLK = 1 為接收器選擇計(jì)時(shí)器 2。因此，串行端口 0 可以通過為一個(gè)數(shù)據(jù)方向選擇定時(shí)器 1，為另一個(gè)數(shù)據(jù)方向選擇定時(shí)器 2，使發(fā)射器和接收器以不同的波特率運(yùn)行。RCLK 和 TCLK 分別位于 T2CON.4 和 TCON.5 中。

雖然定時(shí)器2輸入時(shí)鐘的配置可以類似于定時(shí)器1，但必須將其置于波特率發(fā)生器模式才能由串行端口0使用。將 RCLK 或 TCLK 設(shè)置為邏輯 1 會(huì)選擇定時(shí)器 2 進(jìn)行波特率生成。完成此操作后，定時(shí)器2的輸入時(shí)鐘固定為振蕩器頻率除以2。唯一的例外是當(dāng)定時(shí)器2用于在電源管理模式（PMM）下生成波特率時(shí)。對(duì)于 PMM，系統(tǒng)時(shí)鐘 （OSC/1024） 用作計(jì)時(shí)器 2 的輸入時(shí)鐘。設(shè)置 RCLK 或 TCLK 時(shí)，定時(shí)器 2 中斷將自動(dòng)禁用。此外，TF2 （TCON.7） 標(biāo)志未在計(jì)時(shí)器滾動(dòng)更新時(shí)設(shè)置。下表3總結(jié)了各種配置的外部晶體頻率與定時(shí)器2輸入時(shí)鐘之間的關(guān)系。

使用定時(shí)器 2 的波特率公式

表4顯示了RCAP2H和RCAP2L寄存器的重載值，用于生成一些更常見的波特率。

串行端口初始化

要使用UART函數(shù)，必須初始化串行端口。此過程包括選擇模式和時(shí)基，然后初始化波特率發(fā)生器。然后可以使用串行通信。見表5。波特率發(fā)生器運(yùn)行后，UART可以發(fā)送/接收數(shù)據(jù)。大多數(shù)串行端口控制由 SCON0 和 SCON1 寄存器提供。有關(guān)這些寄存器的詳細(xì)位說明，請(qǐng)參考上文引用的DS89C430用戶指南。

模式 1

如前所述，我們只對(duì)異步模式 1 操作感興趣。此異步模式通常用于與 PC、調(diào)制解調(diào)器和其他類似接口進(jìn)行通信。此模式提供標(biāo)準(zhǔn)的全雙工異步通信?？偣矀鬏?10 位，包括 1 個(gè)起始位、8 個(gè)數(shù)據(jù)位和 1 個(gè)停止位。接收到的停止位存儲(chǔ)在相關(guān)SCON寄存器的位位置RB8中。

在模式 1 中，波特率是定時(shí)器溢出的函數(shù)。這使得波特率可由用戶編程。兩個(gè)UART在模式1配置方面存在的一個(gè)區(qū)別是：串行端口1只能使用計(jì)時(shí)器1。相反，串行端口 0 可以使用定時(shí)器 1 或定時(shí)器 2 來生成波特率。如果兩個(gè)串行端口使用相同的計(jì)時(shí)器，則它們以相同的波特率運(yùn)行?；蛘撸粋€(gè)定時(shí)器的運(yùn)行速度可以是另一個(gè)定時(shí)器的兩倍（當(dāng)波特率倍增器位 PCON.7 和 WDCON.7 的配置不同時(shí)）。如果兩個(gè)UART使用不同的定時(shí)器，則彼此相關(guān)的波特率配置不會(huì)那么嚴(yán)格。模式 1 的波特率生成在上面定時(shí)器 1 和定時(shí)器 2 的波特率生成部分中進(jìn)行了討論。以下示例提供了更多詳細(xì)信息。

串行通信中斷

每個(gè)UART都可以生成一個(gè)中斷，每個(gè)UART都有自己的中斷使能、向量和優(yōu)先級(jí)。每個(gè)UART中斷都有兩個(gè)標(biāo)志（RI，TI），ISR使用它來確定中斷是來自接收的字還是傳輸?shù)淖帧．?dāng)UART完成字的傳輸時(shí)，將設(shè)置TI位并生成中斷（如果啟用）。同樣，UART 設(shè)置 RI 位，并在完全接收到字時(shí)生成中斷。在完全接收或傳輸字之前，不會(huì)通知 CPU?；蛘?，如果啟用了中斷，則這些標(biāo)志中的任何一個(gè)的設(shè)置都會(huì)導(dǎo)致跳轉(zhuǎn)到串行通道的關(guān)聯(lián)中斷向量。DS89C430的中斷向量表見表6。

為了使用Keil?編譯器開發(fā)C代碼，我們需要將DS89C430的中斷向量與其中斷號(hào)相匹配。表 7 顯示了中斷的 Keil C 編譯器編號(hào)。

從表 7 中，串行端口 0 分配了中斷號(hào) 4，串行端口 1 分配了中斷號(hào) 7。

使用 Keil C編譯器創(chuàng)建和編譯 C 應(yīng)用程序

假設(shè)讀者已經(jīng)擁有 Keil C 編譯器。本應(yīng)用筆記解釋了如何使用Keil μVision?工具套件為Maxim的超高速閃存微控制器系列（包括DS89C430）構(gòu)建C應(yīng)用。本文還介紹了使用Maxim微控制器工具包（MTK）應(yīng)用將編譯的應(yīng)用加載到微控制器的過程。DS89C430插入DS89C450評(píng)估（EV）板。有關(guān)該板DIP開關(guān)的設(shè)置和位置，請(qǐng)查看完整的DS89C450數(shù)據(jù)資料。要使用串行端口 1，請(qǐng)將 SW1.6 和 SW1.7 放在 ON 位置。

雙串行端口示例

以下示例演示了DS89C430上兩個(gè)串行端口的使用。它們說明了如何以不同計(jì)時(shí)器生成的不同波特率初始化和使用兩個(gè)串行端口。如前所述，有關(guān)串行端口 0 的許多信息同樣適用于串行端口 1。但是，這些示例將有助于澄清有關(guān)使用串行端口的任何混淆。

在所有示例中，軟件只需將消息輸出到分別連接到端口 0 和端口 1 的終端應(yīng)用程序（此處顯示的 MTK）。然后，軟件等待輸入。當(dāng)任一端子向DS89C430發(fā)送字符時(shí)，設(shè)置相關(guān)的RI位。中斷使軟件識(shí)別出此位已設(shè)置。然后，軟件讀取接收到的字符并將其傳輸?shù)絻蓚€(gè)串行端口的傳輸緩沖區(qū)。為了便于說明，字符通過串行端口 0 回顯到終端 0，并在通過串行端口 1 傳輸?shù)浇K端 1 之前增加 1。

在示例中，輸入時(shí)鐘頻率設(shè)置為默認(rèn)值 1 分頻;兩個(gè) SMOD 位被清除;計(jì)時(shí)器的中斷被禁用;定時(shí)器的模式已初始化;并加載計(jì)數(shù)和重新加載寄存器。這完全配置了波特時(shí)鐘生成。將兩個(gè)串行控制寄存器設(shè)置為所需模式后，定時(shí)器啟動(dòng)并開始串行通信。所有軟件應(yīng)用程序示例都包括包含中斷子例程和其他實(shí)用程序函數(shù)的 DualPort.h 頭文件。

結(jié)論

本應(yīng)用筆記展示了使用兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)串行端口在軟件中實(shí)現(xiàn)10位異步UART是多么容易。同樣的技術(shù)可用于實(shí)現(xiàn)超高速閃存系列微控制器中的任何串行端口，包括DS89C430、DS89C450或其他高速8051兼容器件。定時(shí)器的時(shí)鐘倍頻器和可選高速時(shí)鐘會(huì)直接影響串行端口的波特率生成。用戶可以設(shè)置直接由所選定時(shí)器的速度得出的串行端口波特率。不同串口模式的波特率公式請(qǐng)參考DS89C430用戶指南。

審核編輯：郭婷