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，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 data 20h

　　rblock data 30h

　　length data 14h

　　…

　　txr_rev_send: clr es

　　jbc ri,receive

　　clr ti

　　mov a,@r0

　　clr p2.0 ; 寫數(shù)據(jù)到"sbuf"前必須先置欲發(fā)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 ;判斷是否為子串口0

　　jnz else

　　mov a,sbuf

　　mov @r1,a

　　inc r1

　　reti

　　圖（1） at89c52與sp2538的電路連接

　　2.2 基于intel8251的串行口擴(kuò)展方法

　　上面基于sp2538的串口擴(kuò)展方法可以說是一種串行的擴(kuò)展方法，這里基于intel8251的擴(kuò)展方法則是一種并行的方法。intel8251是一種通用的同步/異步發(fā)送器（usart），它的工作方式可以通過編程設(shè)置。能夠以同步或異步串行通信方式工作，能自動完成幀格式。

　　intel8251具有獨立的接收/發(fā)送器。在異步方式下，用于產(chǎn)生8251內(nèi)部時序的時鐘clk輸入至少應(yīng)為發(fā)送或接收時鐘的4.5倍。接收/發(fā)送（rxc/txc）時鐘應(yīng)為波特率的1倍、16倍或64倍（由8251的工作方式字設(shè)定）。

　　圖（2）是用intel8251擴(kuò)展一個串行通道的電路原理，圖中，11.0592mhz晶振經(jīng)ale6分頻后于 、組合，產(chǎn)生1.8432mhz的時鐘頻率，分別作為8251與8253的時鐘輸入，若設(shè)定8251通信波特率為9600bps，波特率因子為16，則需要 153.6khz的接收/發(fā)送時鐘頻率，該頻率可由8253的out0產(chǎn)生。

　　下面的a51程序段說明了如何設(shè)置8253使其產(chǎn)生153.6khz的方波，以及如何用8251收/發(fā)數(shù)據(jù)：

　　;設(shè)置8253的程序段：

　　mov a,#36h ; 計數(shù)器0輸出方波控制字

　　mov dptr,#0ffffh ; 指向控制字寄存器

　　movx @dptr,a

　　mov dptr,#0fffch ; 指向0計數(shù)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 ;一個