第五章 片内外设_异步串行口.ppt

具有最大传输速率的全双工发送和接收操作。发送和接收操作使用8-bit数据。使用一个或两个停止位。在所有模式中采用双缓冲发送和接收数据。可调波特率最高可达250,00010-bit字符/秒。自动波特率检测逻辑。,5.8异步串行口,C2XX器件具有一个异步串行口，它用于向其它器件发送数据，或者接收来自其它器件的数据。,该异步串行口性能如下：,5.8.1异步串行口概况,片内异步串行口(ASP)可为主CPU与C2XX器件之间或者为两个C2XX器件之间提供简便的串行数据通讯。,数据的异步通信模式通常标为UART(通用异步接收和发送),AsynchronousSerialPort,UniversalAsynchronousReceiverandTransmitter,需要掌握：一个数据交互寄存器三个控制寄存器一个中断(三种原因)-中断服务程序内详细判定,发送,写入发送寄存器的数据可以从一个8-bit并行格式转换成一个10-bit或6-bit的串行格式(8-bit数据之前加了个起始位，之后加上一个或二个停止位)。这10-bit或6-bit被顺序地、逐位(首先是LSB位)送入一个发送引脚。,接收,在一个接收引脚接收数据时一次只接收一位(LSB在前；一个起始位，8-bit数据，一个或二个停止位)。被接收的数据从串行格式转换成并行格式并存储在一个16-bit接收寄存器的低8位中。,标志与/或中断寄存器可指示数据传送中的错误。发送和接收的最大速率可由内部波特率决定。它是CLKOUT1频率的一个分频。确切的波特率值由16-bit的可编程波特率除数寄存器(BRD)值来决定。对于接收来说，你可启动(通过软件)自动波特检测逻辑，它允许ASP锁定接收数据的速率。,5.8.2异步串行口的组成和基本操作,异步串行口（ASP）的组成框图,1.信号,在异步串行口(ASP)操作中使用两种类型的信号：,数据信号,一个数据信号可将数据从发送器送入接收器。数据的传送通过发送器上的发送引脚(TX)和接收器上的接收引脚(RX)来完成。单向串行口传输需要一个数据信号；双向串行口传输需要两个数据信号。,握手信号,通过将ASP控制寄存器(ASPCR)的IO0一IO3位作为握手控制可以改善数据传输质量。异步串行目的传输是以字符为基础的。每个数据帧包含一个起始位、8个数据位和一个(或二个)停止位。发送和接收部分均为双缓冲，从而允许连续的数据传送。,异步串行口的引脚,上表列出的每个引脚均有一个同名的相关信号。,该发生器的输出频率为CLKOUT1的一个分频，并由一个16-bit的寄存器(BRD)管理(BRD的I/O地址为FFF7h)。如果CLKOUT1的频率为40MHz，则波特率发生器可产生高达2.5兆位/s(250,000字符/秒)和低到38.14位/s(3.81字符/秒)的波特率。,2.波特率发生器,波特率发生器是为异步串行口而设置的一个时钟发生器。,3.寄存器,以下4个片内寄存器允许发送和接收数据，端口以及控制：,异步数据发送和接收寄存器(ADTR),异步串行口控制寄存器(ASPCR),I/O状态寄存器(IOSR),波特率除数寄存器(BRD),控制,数据交互,异步数据发送和接收寄存器(ADTR),ADTR是一个用于发送和接收数据的16-bit读/写寄存器。ADTR是一个内部寄存器，它的I/O空间地址为FFF4h。,写入ADTR低8位的数据可由异步串行口发送。该端口接收的数据可以由ADTR的低8位读取。高字节为0。,异步串行口控制寄存器(ASPCR),通过ASPCR(I/O地址FFF5h)可以,设置端口模式,允许或禁止自动波特率,检测逻辑,选择停止位的数量,允许或禁止中断,设置TX引脚上的电平,配置IO3-IO0引脚,使端口复位,I/O状态寄存器(IOSR),IOSR(I/O地址FFF6h)可以,指示波特率检测,多种错误状态,数据传送状态,RX二引脚上的断路检测,IO3-IO0引脚状态,对IO3-IO0引脚上的变化检测,BRD(I/O地址FFF7h)既可通过软件装载，也可以自动波特率检测逻辑被启动以及波特率取样时通过端口装载。,BRD的值可用于确定数据传输波特率。,波特率除数寄存器(BRD),以下两个寄存器(不能通过编程访问)控制着ADTR和引脚之间的数据传送：,异步串行口发送移位寄存器(AXSR),异步串行口接收移位寄存器(ARSR),在发送时，ADTR的每个数据字符被送入AXSR。然后，AXSR通过TX引脚将字符移出(首先移出LSB位)。,接收期间，在RX引脚上，每个数据字符被逐位接收(首先是LSB位)，并被移入ARSR。然后，ARSR将字符送入ADTR。,4.中断,异步串行口有一个硬件中断(TXRXINT)。,可通过各种事件产生。优先级为9(最高级是1)。是一个由中断屏蔽寄存器(IMR)和中断标志寄存器(IFR)管理的可屏蔽中断。,该中断,为避免来自ASP的一个双重中断，则应在相应的中断服务程序返回之前清除该中断服务程序中的IFR位(TXRXINT)。,TXRXINT将迫使CPU转入程序存储器的中断矢量单元000Ch。,该中断矢量单元内包含一条转移指令，可使程序转入一个中断服务程序。,该中断服务程序能够确定中断产生的原因并做出相应的反应。,操作：,注意：,5.基本操作,C2XX器件与主CPU之间典型的串行连接,当一个8-bit字符写入ADTR的低8应时，采用并行格式的数据被转换为具有一个起始位和一个(或二个)停止位的l0-bit或6-bit的字符。新的10-bit或6-bit字符接着被转换成一个串行数据流并通过TX引脚被逐位发送。数据传输时间由波特率来确定。波特率除数寄存器(BRD)是可编程的；它接收16-bit的值，并提供具有业界标准的波特率值。同样，如果RX引脚接收到一个10-bit或16-bit的数据流，则该串行口将串行数据流转换为一个8-bit的并行数据字符。ADTR的低8位存储接收到的8-bit字符。,在上图所示通讯模式中，通过发送数据引脚(TX)或接收数据引脚(RX)可分别完成任何8-bit字符的串行发送和接收。,TX/RX的数据发送/接收均使用TTL电平。然而，如果主机之间的距离超过几英尺，则数据线上必须加上线路驱动器(RS-232或RS-485，根据应用而定)。,5.8.3控制与端口复位,可通过下面三个映射到I/O空间的片内寄存器对异步串行口进行编程：,异步串行口控制寄存器(ASPCR),I/O状态寄存器(IOSR),波特率除数寄存器(BRD),1.异步串行口控制寄存器(ASPCR),ASPCR控制异步串行口的操作。,异步串行口控制寄存器(ASPCR)-I/O空间地址FFF5h,寄存器中的所有位为可读/写的(保留位(位12-10)除外)。ASPCR是一个片内寄存器。,第15位FREE,此位决定端口采用仿真运行模式。,FREE=0,选择仿真模式。然后由SOFT确定允许哪种仿真模式。,FREE=1,选择自由运行模式。,第14位SOFT,当FREE=0时，第14位确定仿真模式有效。,SOFT=0,SOFT=1,在字传输完成后停止,立即停止,第13位URST,异步串行口复位位,URST用于使异步串行口复位。复位时，URST=0。,URST=0,端口为复位状态,URST=1,端口有效,DIM=0禁止delta中断DIM=1允许delta中断,第12一10位为保留位。它们总是为0。,第12一10位Reserved,第9位DIM(delta),中断屏蔽,DIM位决定是否设置delta中断。在对通用I/O任一引脚(IO3、IO2、IO1、IO0)的配置产生变化时产生一个delta中断。,RIM=O禁止接收中断RIM=1允许接收中断,第8位TIM发送中断屏蔽,TIM决定是否设置发送中断。当发送寄存器(ADTR)为空时，根据THRE(IOSR中的发送寄存器已空指示)可产生发送中断。,TIM=0禁止发送中断TIM=1允许发送中断,第7位RIM接收中断屏蔽,RIM位决定是否设置接收中断。通过IOSR中的某些特定位(如:断路中断(BI)、帧中断(FE)、溢出错误(OE)或数据准备就绪(DR)等)可产生一个接收中断。,第6位STB停止位,STB选择用于发送和接收的停止位数量。,STB=0STB=1,第5位CAD校准A检测位,CAD用于允许和禁止自动波特率校准(自动波特校准)。,CAD=0禁止自动波特校准CAD=1允许自动波特校准,在发送和接收中使用一个停止位。它也是复位的缺省值。,在发送和接收中使用二个停止位。,第4位SETBRK设置断路位,SETBRK用于当端口不发送数据时，选择TX的输出电平。,当端口不发送数据时，TX输出被置为高电平。,当端口不发送数据时，TX输出被置为低电平。,第3位CIO3IO3的配置位,CIO3位将I/O引脚3(IO3)配置为输出或输入。,IO3被配置为输入。它也是复位时的缺省值。,IO3被配置为输出。,SETBRK=0SETBRK=1,CIO3=0CIO3=1,CIO2=0CIO2=1,第2位CIO2IO2的配置位,CIO2位将I/O引脚2(IO2)配置为输入或输出。,IO2被配置为输入。它也是复位时的缺省值。,IO2被配置为输出。,第1位CIO1IO1的配置位,CIO1位将I/O引脚1(IO1)配置为输出或输入。,IO1被配置为输出。,CIO1=0CIO1=1,IO1被配置为输入。它也是复位时的缺省值。,第0位CIO0IO0的配置位,CIO0位将I/O引脚0(IO0)配置为输出或输入。,IO0被配置为输入。它也是复位时的缺省值。,CIO0=0CIO0=1,IO0被配置为输出。,IOSR是一个16-bit的片内寄存器，它映射到I/O空间的FFF6h地址单元。,2.I/O状态寄存器(IOSR),IOSR返回异步串行口和I/O引脚IO0-IO3的状态。,I/O状态寄存器(IOSR)-I/O空间地址FFF6h,第15位Reserved,该位为保留位，并总是为0。,第14位ADCA检测完成位,如果ASPCR的CAD位为1并且ADTR接收到字符A或则ADC被设为1。在字符A或a被检测之后，它继续存储在ADTR中。为避免在下一个字符到来时出现溢出错误，应在设置ADC之后立即读取ADTR。,ADC=0ADC=1,A或a还未被检测。将不产生接收中断(TXRXINT)。,A或a已被检测。如果ASPCR的CAD位也为1，则无论ASPCR的DIM、TIM和RIM位的值如何都将产生一个接收中断(TXRXINT)。,第13位BI断路中断指示器,BI=1指示在RX引脚上己检测到一个断点。向该位写入1，则BI位清零。复位时，BI位也清零。RX引脚上的断路也产生一个中断(TXRXWT)。,第12位TEMT发送空指示器,复位时，TEMT位为1。,ADTR与/或AXSR以满。,ADTR与/或AXSR己空；ADTR准备发送一个新字符。,TEMT=0TEMT=1,第11位THRE发送寄存器(ADTR)空指示器,当发送寄存器(ADTR)的内容被送入发送移位寄存器(AXSR)时，THRE为1。通过将一个新字符装入发送寄存器可使THRE复位，并清零。器件复位时，THRE位为1。,THRE=0THRE=1,发送寄存器未空。端口操作正常。,发送寄存器已空。指示寄存器准备装载一个新字符。,第10位FE帧错误指示器,FE指示在接收时是否已检测到一个有效的停止位。通过向FE位写入1可使FE位清零。复位时，FE位清零。一个帧错误也产生一个中断(TXRXINT)。,未检测到帧错误。端口操作正常。,接收到的字符不含有一个有效(逻辑1)停止位。,FE=0FE=1,第9位OE接收寄存器(ADTR)溢出指示器,OE指示是否一个末被读取的字符己被覆盖。通过向OE位写入可使OE位清零。复位时，OE位清零。发生溢出也能产生一个中断(TXRXINT)。,未检测到溢出错误。端口正常操作。,在ADTR的一个字符被它的下一个字符覆盖之前，该字符未被读取。,OE=0OE=1,第8位DR接收数据准备就绪指示,DR位指示ADTR是否已接收到一个新字符当接收寄存器(ADTR)被读或当器件复位时，DR位自动清零。ADTR接收一个新字符时也将产生一个中断(TXRXINT)。,接收寄存器(ADTR)为空。,一个字符已被全部接收并且应从接收寄存器(ADTR)读取。,DR=0DR=1,第7位DIO3-IO3电平变化检测位,DIO3指示在IO3引脚上是否发生了一次电平变化当通过ASPCR的CIO3位(CIO3=0)将IO3配置为输入，并且串行口被ASPCR的URST位(URST=1)启动时，可以检测到IO3上的一次电平变化。向DIO3写入1可清零。对IO3引脚上一次变化的检测也可产生一个中断(TXRXINT)。,未检测到IO3引脚上的一次电平变化。,检测到IO3引脚上的一次电平变化。,DIO3=0DIO3=1,第6位DIO2-IO2电平变化检测位,DIO2指示IO2引脚上是否己发生了一次电平变化。当通过ASPCR的CIO2位(CIO2=0)将IO2配置为输入，并且串行口被ASPCR的URST位(URST=1)启动时，可检测到IO2的一次配置电平变化。向DIO2写入1可清零。对IO2引脚上一次电平变化的检测也可产生中断(TXRXINT)。,未检测到IO2引脚上的一次电平变化。,检测到IO2引脚上的一次电平变化。,DIO2=0DIO2=1,第5位DIOIO1电平变化检测位,DIO1指示是否检测到IO1引脚上己发生了一次电平变化。当通过ASPCR的CIO1位(CIOl=0)将IO1配置为输入，并且串行口被ASPCR的URST位(URST=1)启动时，可以检测到IO1上的一次电平变化。向DIO1写入1可清零。对IO1引脚上一次电平变化的检测也可产生一个中断(TXRXINT)。,未检测到IO1引脚上的一次电平变化。,检测到IO1引脚上的一次电平变化。,DIO1=0DIO1=1,第4位DIO0-IO0电平变化测试位,DIO0指示在IO0引脚上是否己发生一次电平变化。当通过ASPCR的CIO0位(CIO0=0)将I00配置为输入，并且串行口被ASPCR的URST位(URST=1)启动时，可以检测到IO0上的一次电平变化。向DIO0写入1可清零。对IO0引脚上一次电平变化的检测也可产生一个中断(TXRXINT)。,未检测到IO0引脚上的一次电平变化。,检测到IO0引脚上的一次电平变化。,DIO0=0DIO0=1,第3位IO3IO3的状态位,当IO3引脚被配置为输入(通过ASPCR的CIO3位)时，IO3位反映IO3引脚的当前电平。,IO3信号为低电平,IO3信号为高电平,IO3=0IO3=1,第2位IO2IO2的状态位,当IO2引脚被配置为输入(通过ASPCR的CIO2位)时，IO2位反映IO2引脚的当前电平。,IO2信号为低电平,IO2信号为高电平,IO2=0IO2=1,第1位IO1-IO1的状态位,当IO1引脚被配置为输入(通过ASPCR的CIO1位)时，IO1位反映IO1引脚的当前电平。,IO1=0IO1信号为低电平IO1=1IO1信号为高电平,第0位IO0-IO0的状态位,当IO0引脚被配置为输入(通过ASPCR的CIO0位)时，IO0位反映IO0引脚的当前电平。,IO0=0IO0信号为低电平IO0=1IO0信号为高电平,3.波特率除数寄存器(BRD),通过BRD可设置各种不同的异步串行口波特率。,BRD是一个片内寄存器，其I/O地址为FFF7h。,（5-2）十进制的BRD值=CLKOUT1/(l6所需波特率),等式5-2显示了如何通过设置BRD来获得所需的波特率。当BRD为0时，ASP将不发送或接收任何字符。复位时，BRD=0001h。,常用波特率和相应的BRD值,上表列出了常用波特率以及与给定CLKOUT1频率相对应的BRD十六进制值。,4.使用自动波特率检测,ASP包含的自动波特率检测逻辑允许ASP锁定数据传输率。以下是执行检查逻辑的步骤：,通过设置ASPCR的CAD位为1和IOSR的ADC位为0可以启动自动波特率检查。以BRD寄存器定义的波特率接收来自一个主CPU的ASCII字符A或a，并将它作为第1个字符。如果接收到的第1个字符是A或a,则串行口将锁定该数据传输波特率并用该波特率值刷新BRD寄存器。如果TXRXINT在中断屏蔽寄存器中不被屏蔽，并且它通过状态寄存器ST0和ST1的INTM位被允许，则产生TXRXINT中断(中断矢量单元为000ch)。无论ASPCR中的DIM、TIM和RIM位的值如何，都将发生中断。,1,2,3,在波特率检测中断之后，应读取ADTR以便清除来自接收缓冲的A或a字符。如果ADTR不被清除，则接收到的任何字符都将使IOSR的OE位置1，以指示一个溢出错误。一旦波特率被检测，则CAD和ADC住都必须被清除(向CAD写入0并向ADC写入1)。如果CAD不被清除，则自动波特率检测将试图重新锁定字符传输速度。另外，只要ADC=1并且CAD=1，就将产生接收中断。,4,5,引脚IO3、IO2、IO1和IO0可单独被设置为输入或输出，并且可用作异步串行口的握手信号或通用I/O引脚。它们可通过异步串行口控制寄存器(ASPCR)和I/O状态寄存器(IOSR)被软件编程。,5.使用I/O引脚IO3、IO2、IO1和IO0,引脚IO0-IO3的逻辑示例,ASPCR的4个LSBs位(位CIO0-CIO3)用于将每个引脚设置为输入或输出。例如，设置CIO0为1可将IO0配置为一个输出；设置CIO0为0可将IO0配置为一个输入。复位时，CIO0-CIO3均清零，IO3-IO0引脚均为输入。,使用ASPCR的CIO3-CIO0位配置IO3-IO0引脚,均可用于跟踪相应引脚上一个先前已知或未知信号值的变化。如果在其中一个引脚上检测到一个电平变化，则相应的检测位被设置为1，并且TXRXINT中断请求被送入CPU。通过向各个检测位写入1可以使它们清零。,当引脚IO0-IO3被配置为输入时，IOSR提供8个LSBs位，用于监控这4个引脚的。,IOSR的第3位到第1位(IO3、IO2、IO1和IO0),均可用于读取相应引脚上信号的当前逻辑电平(高电平或低电平)。,IOSR的第7位到第4位(DIO3、DIO2、DIO1或DIO0),只有当引脚被配置为输入并且串行口被ASPCR的URST位(URST=1)启动时，DIO3-DIO0才有效。,下表列出了当IO0-IO3为输入时，IOSR第0位到第7值的意义。,使用IOSR位IO0-IO3和DIO0-DIO3观察引脚IO0-IO3的状态,+写1到该位时使该位清0。,当引脚IO0-IO3被配置为输出时，可以向IOSR的4个LSBs位(IO3-IO0)执行写操作。向各个数据位写入的值将作为相应引脚上的新逻辑电平。,向第2位