摘要：在以單片機(jī)為核心的多級分布式系統(tǒng)中，常常需要擴(kuò)展單片機(jī)的串行通信口，本文分別介紹了基于sp2538專用串行口擴(kuò)展芯片及intel8251的兩種串行口擴(kuò)展方法，并給出了實際的硬件電路原理及相應(yīng)的通信程序段。

    關(guān)鍵詞：串口擴(kuò)展；單片機(jī)；sp2538；intel8251

    1 引言

    在研究采場瓦斯積聚模擬試驗臺的過程中，筆者設(shè)計了主從式多機(jī)采控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。主從式多機(jī)控制系統(tǒng)是實時控制系統(tǒng)中較為普遍的結(jié)構(gòu)形式，它具有可靠性高，結(jié)構(gòu)靈活等優(yōu)點。當(dāng)選用單串口51單片機(jī)構(gòu)成這種主從式多機(jī)系統(tǒng)時，51單片機(jī)一方面可能要和主機(jī)computer通信，一方面又要和下位機(jī)通信，這時就需要擴(kuò)展串行通道。本文具體介紹了兩種串行通道的擴(kuò)展方法。

    2 串行口的擴(kuò)展方法

    常用的標(biāo)準(zhǔn)51單片機(jī)內(nèi)部僅含有一個可編程的全雙工串行通信接口，具有uart的全部功能。該接口電路不僅能同時進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，也可作為一個同步移位寄存器使用。當(dāng)以此類型單片機(jī)構(gòu)成分布式多級應(yīng)用系統(tǒng)時，器件本身的串口資源就不夠用了。筆者在實際開發(fā)中，查閱了有關(guān)資料，總結(jié)出如下兩種常用而有效的串行通道擴(kuò)展方法。

    2.1 基于sp2538的擴(kuò)展方法

    sp2538是專用低功耗串行口擴(kuò)展芯片，該芯片主要是為解決當(dāng)前基于uart串口通信的外圍智能模塊及器件較多，而單片機(jī)或dsp原有的uart串口又過少的問題而推出的。利用該器件可將現(xiàn)有單片機(jī)或dsp的單串口擴(kuò)展至5個全雙工串口。使用方法簡單、高效。

    在應(yīng)用sp2538擴(kuò)展串行通道時，母串口波特率k1=2880*fosc_in，單位是mhz，且fosc_in小于20.0mhz, 在sp2538輸入時鐘fosc_in =20.0mhz時母串口可自適應(yīng)上位機(jī)的56000bps和57600bps兩種標(biāo)準(zhǔn)波特率輸入。子串口波特率k2=480*fosc_in。

    母串口和所有子串口都是ttl電平接口，可直接匹配其他單片機(jī)或ttl數(shù)字電路，如需連接pc機(jī)則必須增加電平轉(zhuǎn)換芯片如max202 、max232 等。sp2538具有內(nèi)置的上電復(fù)位電路和可關(guān)閉的看門狗監(jiān)控電路。上位機(jī)寫命令字0x10可實現(xiàn)喂狗，寫命令字0x15關(guān)閉看門狗，初次上電后看門狗處于激活狀態(tài)或?qū)懨钭?x20激活看門狗監(jiān)控功能。上位機(jī)可通過芯片復(fù)位指令0x35在任何時候讓芯片進(jìn)行指令復(fù)位，也可通過芯片睡眠指令0x55在任何時候讓芯片進(jìn)入微功耗睡眠模式以降低系統(tǒng)功耗。初次上電后芯片不會自行進(jìn)入睡眠模式，但只能由上位機(jī)通過母串口任意發(fā)送一個字節(jié)數(shù)據(jù)將其喚醒，其他子串口不具備這一功能。

    圖(1)是at89c52單片機(jī)與sp2538的電路連接，圖中，at89c52的全雙工串口與sp2538的母串口5相連，該串口同時也作為命令/數(shù)據(jù)口。sp2538的adri0、adri1、adri2分別與at89c52的p2.3、p2.4、p2.5口相連，可用于選擇發(fā)送數(shù)據(jù)是選擇相應(yīng)的串口0~4；adro0、adro1、adro2與p2.0、p2.1、p2.2相連，用于判斷接收的數(shù)據(jù)來自哪一個串口。 sp2538的時鐘頻率選為20.0mhz-p.htm" target="_blank" title="20.0mhz貨源和pdf資料">20.0mhz，此時母串口5的波特率為57600bps，串口0~4的波特率為9600bps。

    下面是與上述硬件電路相關(guān)的接口程序，該程序用a51匯編語言編制，程序僅說明了中斷方式下對子串口0(tx0、rx0)的操作，其它子串口類似。

    tblock data20h

    rblock data30h

    length data14h

    …

    txr_rev_send: clres

    jbcri,receive

    clrti

    mova,@r0

    clrp2.0 ; 寫數(shù)據(jù)到"sbuf"前必須先置欲發(fā)送子串口的地址

    clrp2.1

    clrp2.2

    movsbuf,a

    djnz r2,next

    sjmp $

    next: incr0

    reti

    receive:mova,p2

    anda,#31h;判斷是否為子串口0

    jnzelse

    mova,sbuf

    mov@r1,a

    incr1

    reti

  &n