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51单片机的串行口扩展方法
51单片机的串行口扩展方法
 更新时间:2008-8-19 14:32:21  点击数:200
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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:串口扩展;单片机;SP2538;Intel8251


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
   
    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。
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0x10可实现喂狗,写命令字0x15关闭看门狗,初次上电后看门狗处于激活状态或写命令字0x20激活看门狗监控功能。上位机可通过芯片复位指令0x35在任何时候让芯片进行指令复位,也可通过芯片睡眠指令0x55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
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
 

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