51单片机的串行口扩展方法.pdf

沈阳单片机开发网 帮您精确掌握电子器件的使用细节 51 单片机的串行口扩展方法 51 单片机的串行口扩展方法 摘 要 摘 要 在以单片机为核心的多级分布式系统中 常常需要扩展单片机的串行通信口 本文 分别介绍了基于SP2538专用串行口扩展芯片及Intel8251的两种串行口扩展方法 并给出了实际的硬件电路原理及相应的通信程序段 关键词 关键词 串口扩展 单片机 SP2538 Intel8251 1 引言 1 引言 在研究采场瓦斯积聚模拟试验台的过程中 笔者设计了主从式多机采控系统结构 主从 式多机控制系统是实时控制系统中较为普遍的结构形式 它具有可靠性高 结构灵活等优点 当选用单串口 51 单片机构成这种主从式多机系统时 51 单片机一方面可能要和主机 Computer 通信 一方面又要和下位机通信 这时就需要扩展串行通道 本文具体介绍了两 种串行通道的扩展方法 2 串行口的扩展方法 2 串行口的扩展方法 常用的标准 51 单片机内部仅含有一个可编程的全双工串行通信接口 具有 UART 的全部 功能 该接口电路不仅能同时进行数据的发送和接收 也可作为一个同步移位寄存器使用 当以此类型单片机构成分布式多级应用系统时 器件本身的串口资源就不够用了 笔者在实 际开发中 查阅了有关资料 总结出如下两种常用而有效的串行通道扩展方法 2 1 基于 SP2538 的扩展方法 SP2538 是专用低功耗串行口扩展芯片 该芯片主要是为解决当前基于 UART 串口通信的 外围智能模块及器件较多 而单片机或 DSP 原有的 UART 串口又过少的问题而推出的 利用 该器件可将现有单片机或 DSP 的单串口扩展至 5 个全双工串口 使用方法简单 高效 在应用 SP2538 扩展串行通道时 母串口波特率 K1 2880 Fosc in 单位是 MHz 且 Fosc in 小于 20 0MHz 在 SP2538 输入时钟 Fosc in 20 0MHz 时母串口可自适应上位机的 56000bps 和 57600bps 两种标准波特率输入 子串口波特率 K2 480 Fosc in 母串口和所有子串口都是 TTL 电平接口 可直接匹配其他单片机或 TTL 数字电路 如需 连接 PC 机则必须增加电平转换芯片如 MAX202 MAX232 等 SP2538 具有内置的上电复位电 路和可关闭的看门狗监控电路 上位机写命令字 0 x10 可实现喂狗 写命令字 0 x15 关闭看门 狗 初次上电后看门狗处于激活状态或写命令字 0 x20 激活看门狗监控功能 上位机可通过 芯片复位指令 0 x35 在任何时候让芯片进行指令复位 也可通过芯片睡眠指令 0 x55 在任何时 候让芯片进入微功耗睡眠模式以降低系统功耗 初次上电后芯片不会自行进入睡眠模式 但 只能由上位机通过母串口任意发送一个字节数据将其唤醒 其他子串口不具备这一功能 图 1 是 AT89C52 单片机与 SP2538 的电路连接 图中 AT89C52 的全双工串口与 SP2538 的 母串口 5 相连 该串口同时也作为命令 数据口 SP2538 的 ADRI0 ADRI1 ADRI2 分别与 AT89C52 的 P2 3 P2 4 P2 5 口相连 可用于选择发送数据是选择相应的串口 0 4 ADRO0 ADRO1 ADRO2 与 P2 0 P2 1 P2 2 相连 用于判断接收的数据来自哪一个串口 SP2538 的时钟频率选为20 0MHZ 此时母串口5的波特率为57600bps 串口0 4的波特率为9600bps 下面是与上述硬件电路相关的接口程序 该程序用 A51 汇编语言编制 程序仅说明了中 断方式下对子串口 0 TX0 RX0 的操作 其它子串口类似 TBLOCK DATA 20H RBLOCK DATA 30H 1 沈阳单片机开发网 帮您精确掌握电子器件的使用细节 LENGTH DATA 14H TXR REV SEND CLR ES JBC RI RECEIVE CLR TI MOV A R0 CLR P2 0 写数据到 SBUF 前必须先置欲发送子串口的地址 CLR P2 1 CLR P2 2 MOV SBUF A DJNZ R2 NEXT SJMP NEXT INC R0 RETI RECEIVE MOV A P2 AND A 31H 判断是否为子串口 0 JNZ ELSE MOV A SBUF MOV R1 A INC R1 RETI 图 1 AT89C52 与 SP2538 的电路连接 2 沈阳单片机开发网 帮您精确掌握电子器件的使用细节 2 2 基于 Intel8251 的串行口扩展方法 上面基于 SP2538 的串口扩展方法可以说是一种串行的扩展方法 这里基于 Intel8251 的扩展方法则是一种并行的方法 Intel8251 是一种通用的同步 异步发送器 USART 它的 工作方式可以通过编程设置 能够以同步或异步串行通信方式工作 能自动完成帧格式 Intel8251 具有独立的接收 发送器 在异步方式下 用于产生 8251 内部时序的时钟 CLK 输入至少应为发送或接收时钟的 4 5 倍 接收 发送 RXC TXC 时钟应为波特率的 1 倍 16 倍或 64 倍 由 8251 的工作方式字设定 图 2 是用 Intel8251 扩展一个串行通道的电路原理 图中 11 0592MHZ 晶振经 ALE6 分频后于 组合 产生 1 8432MHZ 的时钟频率 分别作为 8251 与 8253 的时钟输入 若设 定 8251 通信波特率为 9600bps 波特率因子为 16 则需要 153 6KHZ 的接收 发送时钟频率 该频率可由 8253 的 OUT0 产生 下面的 A51 程序段说明了如何设置 8253 使其产生 153 6KHZ 的方波 以及如何用 8251 收 发数据 设置 8253 的程序段 MOV A 36H 计数器 0 输出方波控制字 MOV DPTR 0FFFFH 指向控制字寄存器 MOVX DPTR A MOV DPTR 0FFFCH 指向 0 计数器地址 MOV A 0DH MOVX DPTR A MOV A 0 MOVX DPTR A SETB P1 0 操作 8251 的程序段 START MOV DPTR 7FFFH 8251 控制 命令口地址 MOV A 5EH 一个停止位 奇校验 8 位数据 异步 16 MOVX DPTR A 写入方式字 MOV A 15H MOVX DPTR A 命令字 启动发送和接收器 LOOP SJMP LOOP 等待 8251 中断 8251 INT 现场保护 MOV DPTR 7FFFH MOV A DPTR JB ACC 0 TX INT JB ACC 1 RX INT INT EXIT 恢复现场 RETI 发送数据 TX INT MOV DPTR 7FFEH 8251 数据口地址 MOV A 20H MOVX DPTR A 3 沈阳单片机开发网 帮您精确掌握电子器件的使用细节 AJMP INT EXIT 接收数据 RX INT MOV DPTR 7FFEH MOVX A DPTR MOV 30H A AJMP INI EXIT 图 2 用 8251 扩展串行通道的硬件电路原理 3 结束语 3 结束语 以单片机为核心的多级分布式系统的应用越来越广泛 上面讨论的两种串行口的扩展方 法为此类多串口应用领域提供了一个良好的解决方案 笔者在实