如何使用Keil C编译器配置具有不同定时器的DS89C430双串口
DS89C430和其他高速微控制器具有两个相同的串行端口。本应用笔记向用户介绍微控制器中使用的通用异步接收器/发送器。应用笔记讨论了波特时钟源、中断模式、波特率生成、异步10位操作和双串行端口操作。代码示例重点介绍了如何使用定时器 1 和定时器 2 作为串行端口的波特率发生器。
介绍
DS89C430高速微控制器的串行接口与其他8051处理器的串行接口相同。
本应用笔记介绍了该接口最常用的工作模式（10位异步或标准全双工异步通信模式1）的设置和操作。将提供港口运行的总体概述，特别是模式1操作和波特率生成。将介绍详细的软件示例。示例说明了使用具有不同计时器配置的双串行端口。DS89C430用户指南和下面的附录A描述了DS89C430寄存器在系统时钟频率设置、波特率产生和串行端口操作中涉及的所有寄存器。
波特率生成
每种模式都有一个与之关联的波特率发生器。对于每个 UART，此生成器通常是相同的。几种波特率生成技术具有独立于两个UART的选项。以下波特率描述特定于为模式 1 操作配置的串行端口使用的计时器和波特率生成公式。
使用定时器 1 生成波特率
要使用定时器1作为波特率发生器，通常将其置于8位自动重新加载模式。这样，CPU 就不参与波特率生成。请注意，不应启用计时器中断。在 8 位自动重新加载模式（定时器 1、模式 2）中，重新加载值存储在 TH1 中。因此，定时器1输入时钟频率和TH1的组合决定了波特率。定时器1输入时钟相对于外部晶体时钟，可以通过两种方式改变：
更改系统时钟，或
更改定时器输入时钟分频比。
通过使用 PMR 特殊功能寄存器中的时钟分频位 （CD1：0） 来修改系统时钟。定时器1输入时钟分频比可使用T1M （CKCON.4）和T1MH （CKMOD.4）寄存器位进行配置。将 T1MH 位设置为逻辑 1 会导致系统时钟用于时钟定时器 1。当 T1MH 清除 （= 0） 时，将 T1M 位设置为逻辑 1 可为定时器 4 提供系统时钟除以 1 的输入。当T1M和T1MH均为逻辑0时，定时器1输入时钟固定在振荡器频率除以12。使用电源管理模式时，将 T1MH 或 T1M 设置为逻辑 1 会导致系统时钟 （OSC/1024） 用作定时器 1 的输入时钟。如果在电源管理模式下两个位都为清除 （= 0），则系统时钟除以 3 （OSC/3072） 提供给定时器 1。
表1总结了每种不同配置的外部晶体频率与定时器1输入时钟之间的关系。
| 系统时钟模式 |
PMR 寄存器位 （4x/2x、CD1、CD0） |
定时器1输入时钟频率 | ||
| T1MH， T1M = 00 | T1MH， T1M = 01 | T1MH， T1M = 1X | ||
| 晶体乘法模式 4X | 100 | OSC/12 | OSC/1 | OSC/0.25 |
| 晶体乘法模式 2X | 000 | OSC/12 | OSC/2 | OSC/0.5 |
| 除以 1（默认值） | X01， X10 | OSC/12 | OSC/4 | OSC/1 |
| 电源管理模式 （/1024） | X11 | OSC/3072 | OSC/1024 | OSC/1024 |
使用定时器 1 的波特率公式
表2列出了TH1寄存器的重载值，用于生成一些更常见的波特率。
| 波特率 | 斯莫德 | 输入时钟频率（1分频） | |
| TH1 - 重新加载值 | |||
| OSC = 11.05MHz | OSC = 22.11MHz | ||
| 115200 | 0/1 | FD/FA | FA/F4 |
| 57600 | 0/1 | FA/F4 | F4/E8 |
| 38400 | 0/1 | F7/EE | 电波/直流电 |
| 28800 | 0/1 | F4/E8 | E8/D0 |
| 19200 | 0/1 | 电波/直流电 | 直流/B8 |
| 14400 | 0/1 | E8/D0 | D0/A0 |
| 9600 | 0/1 | 直流/B8 | B8/70 |
| 1200 | 0/1 | 不适用 | 不适用 |
使用定时器 2 生成波特率
要将定时器 2 用作串行端口 0 的波特率发生器，定时器配置为自动重新加载模式。然后，TCLK 或 RCLK 位（或两者）设置为逻辑 1。TCLK = 1 选择定时器 2 作为发射器的波特率发生器;RCLK = 1 为接收器选择计时器 2。因此，串行端口 0 可以通过为一个数据方向选择定时器 1，为另一个数据方向选择定时器 2，使发射器和接收器以不同的波特率运行。RCLK 和 TCLK 分别位于 T2CON.4 和 TCON.5 中。
虽然定时器2输入时钟的配置可以类似于定时器1，但必须将其置于波特率发生器模式才能由串行端口0使用。将 RCLK 或 TCLK 设置为逻辑 1 会选择定时器 2 进行波特率生成。完成此操作后，定时器2的输入时钟固定为振荡器频率除以2。唯一的例外是当定时器2用于在电源管理模式（PMM）下生成波特率时。对于 PMM，系统时钟 （OSC/1024） 用作计时器 2 的输入时钟。设置 RCLK 或 TCLK 时，定时器 2 中断将自动禁用。此外，TF2 （TCON.7） 标志未在计时器滚动更新时设置。下表3总结了各种配置的外部晶体频率与定时器2输入时钟之间的关系。
| 系统时钟模式 |
PMR 寄存器位 （4x/2x、CD1、CD0） |
定时器2输入时钟频率 波特率发生器模式 （RCLK或TCLK = 1） |
| 晶体乘法模式 4X | 100 | OSC/2 |
| 晶体乘法模式 2X | 000 | OSC/2 |
| 除以 1（默认值） | X01， X10 | OSC/2 |
| 电源管理模式 （/1024） | X11 | OSC/1024 |
使用定时器 2 的波特率公式
表4显示了RCAP2H和RCAP2L寄存器的重载值，用于生成一些更常见的波特率。
| 波特率 | 输入时钟频率（1分频） | |
| RCAP2H/RCAP2L - 重新加载值 | ||
| OSC = 11.05MHz | OSC = 22.11MHz | |
| 115200 | FF/FD | FF/FA |
| 57600 | FF/FA | FF/F4 |
| 38400 | FF/F7 | FF/EE |
| 28800 | FF/F4 | FF/E8 |
| 19200 | FF/EE | FF/直流 |
| 14400 | FF/E8 | FF/D0 |
| 9600 | FF/直流 | FF/B8 |
| 1200 | 铁/E0 | FD/C0 |
串行端口初始化
要使用UART函数，必须初始化串行端口。此过程包括选择模式和时基，然后初始化波特率发生器。然后可以使用串行通信。见表5。波特率发生器运行后，UART可以发送/接收数据。大多数串行端口控制由 SCON0 和 SCON1 寄存器提供。有关这些寄存器的详细位说明，请参考上文引用的DS89C430用户指南。
| SM0 | SM1 | SM2 | 模式 | 功能 | 长度（位） | 时期 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 同步 | 8 | 参见 PMR 寄存器 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 同步 | 8 | 参见 PMR 寄存器 |
| 0 | 1 | X | 1 | 异步 | 10 |
定时器 1 或 2（仅限端口 0） 波特率方程 |
| 1 | 0 | 0 | 2 | 异步 | 11 | 参见 PMR 寄存器 |
| 1 | 0 | 1 | 2 | 与多处理器通信异步 | 11 | 参见 PMR 寄存器 |
| 1 | 1 | 0 | 3 | 异步 | 11 |
定时器 1 或 2（仅限端口 0） 波特率方程 |
| 1 | 1 | 1 | 3 | 与多处理器通信异步 | 11 |
定时器 1 或 2（仅限端口 0） 波特率方程 |
模式 1
如前所述，我们只对异步模式 1 操作感兴趣。此异步模式通常用于与 PC、调制解调器和其他类似接口进行通信。此模式提供标准的全双工异步通信。总共传输 10 位，包括 1 个起始位、8 个数据位和 1 个停止位。接收到的停止位存储在相关SCON寄存器的位位置RB8中。
在模式 1 中，波特率是定时器溢出的函数。这使得波特率可由用户编程。两个UART在模式1配置方面存在的一个区别是：串行端口1只能使用计时器1。相反，串行端口 0 可以使用定时器 1 或定时器 2 来生成波特率。如果两个串行端口使用相同的计时器，则它们以相同的波特率运行。或者，一个定时器的运行速度可以是另一个定时器的两倍（当波特率倍增器位 PCON.7 和 WDCON.7 的配置不同时）。如果两个UART使用不同的定时器，则彼此相关的波特率配置不会那么严格。模式 1 的波特率生成在上面定时器 1 和定时器 2 的波特率生成部分中进行了讨论。以下示例提供了更多详细信息。
串行通信中断
每个UART都可以生成一个中断，每个UART都有自己的中断使能、向量和优先级。每个UART中断都有两个标志（RI，TI），ISR使用它来确定中断是来自接收的字还是传输的字。当UART完成字的传输时，将设置TI位并生成中断（如果启用）。同样，UART 设置 RI 位，并在完全接收到字时生成中断。在完全接收或传输字之前，不会通知 CPU。或者，如果启用了中断，则这些标志中的任何一个的设置都会导致跳转到串行通道的关联中断向量。DS89C430的中断向量表见表6。
| 中断 | 中断向量 | 自然秩序 | 中断标志 | 使 | 优先级控制 |
| 电源故障 | 0033H | 0（最高） | PFI （WDCON.4） | EPFI （WDCON.5） | 不适用 |
| 外部中断 0 | 0003H | 1 | IE0 （TCON.1） | EX0 （IE.0） | MPX0 （IP1.0）/LPX0 （IP0.0） |
| 计时器 0 溢出 | 000Bh | 2 | TF0 （TCON.5） | ET0 （IE.1） | MPT0 （IP1.1）/LPT0 （IP0.1） |
| 外部中断 1 | 0013H | 3 | IE1 （TCON.3） | EX1 （IE.2） | MPX1 （IP1.2）/LPX1 （IP0.2） |
| 计时器 1 溢出 | 001Bh | 4 | TF1 （TCON.7） | ET1 （IE.3） | MPT1 （IP1.3）/LPT1 （IP0.3） |
| 串行端口 0 | 0023H | 5 | RI_0 （SCON0.0）/TI_0 （SCON0.1） | ES0 （IE.4） | MPS0 （IP1.4）/LPS0 （IP0.4） |
| 计时器 2 溢出 | 002Bh | 6 | TF2 （T2CON.7）/EXF2 （T2CON.6） | ET2 （IE.5） | MPT2 （IP1.5）/LPT2 （IP0.5） |
| 串行端口 1 | 003Bh | 7 | RI_1 （SCON1.0）/TI_1 （SCON1.1） | ES1 （IE.6） | MPS1 （IP1.6）/LPS1 （IP0.6） |
| 外部中断 2 | 0043H | 8 | IE2 （EXIF.4） | EX2 （EIE.0） | MPX2 （EIP1.0）/LPX2 （EIP0.0） |
| 外部中断 3 | 004Bh | 9 | IE3 （EXIF.5） | EX3 （EIE.1） | MPX3 （EIP1.1）/LPX3 （EIP0.1） |
| 外部中断 4 | 0053H | 10 | IE4 （EXIF.6） | EX4 （EIE.2） | MPX4 （EIP1.2）/LPX4 （EIP0.2） |
| 外部中断 5 | 005Bh | 11 | IE5 （EXIF.7） | EX5 （EIE.3） | MPX5 （EIP1.3）/LPX5 （EIP0.3） |
| 看门狗中断 | 0063H | 12 | WDIF （WDCON.3） | EWDI （EIE.4） | MPWDI （EIP1.4）/LPWDI （EIP0.4） |
为了使用Keil®编译器开发C代码，我们需要将DS89C430的中断向量与其中断号相匹配。表 7 显示了中断的 Keil C 编译器编号。
| 中断编号 | 地址 | 中断编号 | 地址 |
| 0（外部中断 0） | 0003H | 16 | 0083H |
| 1（定时器/计数器 0） | 000Bh | 17 | 008Bh |
| 2（外部中断 1） | 0013H | 18 | 0093H |
| 3（定时器/计数器 1） | 001Bh | 19 | 009Bh |
| 4（串行端口） | 0023H | 20 | 00A3h |
| 5（定时器/计数器 2） | 002Bh | 21 | 00ABh |
| 6 | 0033H | 22 | 00B3小时 |
| 7 | 003Bh | 23 | 00BBh |
| 8 | 0043H | 24 | 00C3h |
| 9 | 004Bh | 25 | 00立方比 |
| 10 | 0053H | 26 | 00D3h |
| 11 | 005Bh | 27 | 00分贝 |
| 12 | 0063H | 28 | 00E3h |
| 13 | 006Bh | 29 | 00EBh |
| 14 | 0073H | 30 | 00F3h |
| 15 | 007Bh | 31 | 00联邦小时 |
从表 7 中，串行端口 0 分配了中断号 4，串行端口 1 分配了中断号 7。
使用 Keil C编译器创建和编译 C 应用程序
假设读者已经拥有 Keil C 编译器。本应用笔记解释了如何使用Keil μVision®工具套件为Maxim的超高速闪存微控制器系列（包括DS89C430）构建C应用。本文还介绍了使用Maxim微控制器工具包（MTK）应用将编译的应用加载到微控制器的过程。DS89C430插入DS89C450评估（EV）板。有关该板DIP开关的设置和位置，请查看完整的DS89C450数据资料。要使用串行端口 1，请将 SW1.6 和 SW1.7 放在 ON 位置。
双串行端口示例
以下示例演示了DS89C430上两个串行端口的使用。它们说明了如何以不同计时器生成的不同波特率初始化和使用两个串行端口。如前所述，有关串行端口 0 的许多信息同样适用于串行端口 1。但是，这些示例将有助于澄清有关使用串行端口的任何混淆。
在所有示例中，软件只需将消息输出到分别连接到端口 0 和端口 1 的终端应用程序（此处显示的 MTK）。然后，软件等待输入。当任一端子向DS89C430发送字符时，设置相关的RI位。中断使软件识别出此位已设置。然后，软件读取接收到的字符并将其传输到两个串行端口的传输缓冲区。为了便于说明，字符通过串行端口 0 回显到终端 0，并在通过串行端口 1 传输到终端 1 之前增加 1。
在示例中，输入时钟频率设置为默认值 1 分频;两个 SMOD 位被清除;计时器的中断被禁用;定时器的模式已初始化;并加载计数和重新加载寄存器。这完全配置了波特时钟生成。将两个串行控制寄存器设置为所需模式后，定时器启动并开始串行通信。所有软件应用程序示例都包括包含中断子例程和其他实用程序函数的 DualPort.h 头文件。
结论
本应用笔记展示了使用两个标准串行端口在软件中实现10位异步UART是多么容易。同样的技术可用于实现超高速闪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。定时器的时钟倍频器和可选高速时钟会直接影响串行端口的波特率生成。用户可以设置直接由所选定时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请参考DS89C430用户指南。
审核编辑：郭婷
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