 |
Лабораторна робода №9. Програмування послідового порту, інтерфейс RS-232
|
|
|
|
Лабораторна робода №9. Програмування послідового порту, інтерфейс RS-232
Тема: Програмування послідовного порту, інтерфейс RS-232.
Мета: Вивчити принцип передачі даних по інтерфейсу RS-232, зокрема ознайомитися з режимами роботи послідовного інтерфейсу, здійснити налаштування прийому/передачі даних на різних режимах
Порядок виконання роботи:
1. Вивчити принцип роботи послідовного інтерфейсу RS-232.
2. Розробити алгоритм індивідуального завдання до початку заняття.
3. Розробити програму і скомпілювати її.
4. Завантажити програму в стенд, переконатись в правильності її роботи, при негативному результаті виявити допущені помилки і виправити їх. Повторити завантаження схеми в стенд.
Рисунок 9. 1 – Схема для лабораторної роботи №9
Короткі теоретичні відомості
Універсальний асинхронний приймач-передавач (UART – Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) – периферійний пристрій мікроконтролера, який дозволяє послідовно передавати ти приймати дані по двох однопровідних лініях. UART має можливість працювати в режимі повного дуплексу і не використовувати при цьому додаткової лінії для синхронізації.
Часто UART застосовують у парі з інтерфейсом RS-232 для зв’язку периферійного пристрою з персональним комп’ютером. Сигнали UART та RS-232 відрізняються в основному рівнями логічної одиниці та нуля. Якщо UART використовує рівні стандартні для КМОН чи ТТЛ логіки, то стандарт RS-232 передбачає використання напруги від -3В до -25В для кодування логічної одиниці та напруги від 3В до 25В для кодування логічного нуля.
Передавання даних відбувається пакетами по 8 або 9 біт (молодші біти передаються першими). Синхронізація приймача та передавача відбувається таким чином (рис. 9. 2). У спокої лінія утримується передавачем у стані логічної одиниці. Якщо виникає необхідність передати дані то передавач передає нульовий старт біт, вісім або дев’ять інформаційних бітів, та обов’язково одиничний стоп-біт, що повертає лінію в стан очікування. Дев’ятий інформаційний біт можна використати для перевірки цілісності байта.
|
|
|
При прийманні посилання, приймач постійно прослуховує лінію RXD і в момент переходу з одиничного в нульовий стан (прийом старт-біта) внутрішній таймер прийому скидаєтьсь в нуль, щоб синхронізувати його із таймером передавача. По синхронізованому внутрішньому таймеру контролер за період переривання кожного інформаційного біта тричі опитує лінію RXD, а у вхідний буфер записується значення, отримане шляхом “мажоритарного голосування” – записується значення, отримане принаймні в двох вимірах із трьох. Після прийому всіх інформаційних біт та стоп-біта приймач переходить у стан очікування нового старт-біта.
Рисунок 9. 2 – Часові діаграми роботи UART
Для успішного обміну приймач і передавач має бути налаштованим на одну і ту ж швидкість передавання та довжину посилання. Допустиме відхилення частоти передавача та приймача визначається з умов недопущення роз синхронізації за час передачі посилання і не може перевищувати 3%.
UART сімейства мікроконтролерів MCS51 (до якого відноситься ADuC841) передбачає рободу в чотирьох режимах, які вибираються регістром SCON (табл. 9. 2).
В нульовому, синхронному, режимі дані передаються та приймаються через вхід RXD, вихід TXD передає синхроімпульси. В першому-третьому режимах дані передаються асинхронно виводом TXD, а приймаються RXD.
- в першому режимі передається старт-біт, 8 біт даних та стоп-біт;
- у другому та третьому режимах передається старт-біт, 9 біт даних і стоп-біт.
Щоб задати частоту передачі даних по UART використовуємо таймер 3, який в мікроконтролері ADuC841, призначений для даної задачі. Для того щоб здійснювати передачу даних з відповідною швидкістю необхідно налаштувати регістр T3CON, який відповідає за режим роботи таймера 3 для даного регістра потрібно визначити значення дільника (DIV) за формулою:
|
|
|
де: fCODE – частота тактування контролера;
Baud Rate – швидкість передач (Бод).
При розрахунку заокруглення отриманого результату необхідно здійснити в сторону меншого цілого числа.
Таблиця 9. 1 – Біти регістру T3CON
| Біт | Назва | Призначення |
| T3BAUDEN | T3BAUDEN – 1. Таймер 3 ввімкнено для генерування передачі даних. | |
| 6... 3 | Зарезервовано. | |
| DIV2 | Бінарний дільник частоти DIV2 DIV1 DIV0 Бінарні дільники
| |
| DIV1 | ||
| DIV0 |
Також необхідно встановити відповідний дробовий коефіцієнт дільника, який записуємо в регістр T3FD і значення розраховуємо за формулою:
Отримане значення слід заокруглювати до ближчого цілого числа.
Для прикладу проведемо розрахунок значення регістрів T3CON і T3FD при передачі даних з швидкістю 115200 Бод, для 11, 0592МГц.
DIV=log(11059200/(16х115200))/log2=2, 563=2
T3CON=82H
T3FD=(2х11059200)/(22-1х115200)-64=32=20H
Таблиця 9. 2 – Біти регістру SCON
| Біт | Назва | Призначення |
| SM0 | Біти вибору режиму роботи UART. SM0 SM1 Режим роботи: 0 0 0: Синхронний, фіксована швидкість (fclk/2). 0 1 1: 8-бітний, асинхронний, змінна швидкість. 1 0 2: 9-бітний, асинхронний, фіксована швидкість (fclk/32) або (fclk/16). 1 1 3: 9-бітний, асинхронний, змінна швидкість. | |
| SM1 | ||
| SM2 | Біт дозволу багатопроцесорного зв’язку. - у режимі 0 має бути скинутий; - у режимі 1, якщо встановлений, то RI не спрацьовує, доки не отримано пакет зі встановленим дев’ятим бітом; - у режимі 2 та 3, якщо встановлений, то RI не спрацьовує, доки не отримано пакет зі встановленим дев’ятим бітом; - якщо скинутий, то RI спрацьовує одразу ж після завершення приймання біт даних | |
| REN | Біт дозволу приймача. Встановлюється/скидається програмно | |
| TB8 | Дев’ятий біт даних для передавача | |
| RB8 | Дев’ятий біт даних для приймача | |
| TI | Ознака закінчення передавання байта. Встановлюється UART після завершення передавання бітів даних. Скидається програмно | |
| RI | Ознака закінчення прийому байта. Встановлюється після завершення приймання посилання. Скидається програмно |
|
|
|
|
|
|
