基于AT90S8515的串行通信及其應(yīng)用

介紹了高性能AVR微控制器AT90S8515的串行通信接口UART的主要性能特點(diǎn)，并給出串行數(shù)據(jù)通信的程序。
引　言
美國ATMEL公司推出的90系列單片機(jī)是增強(qiáng)RISC內(nèi)載Flash的高性能八位單片機(jī)，通稱為AVR單片機(jī)，設(shè)計(jì)上采用低功耗CMOS技術(shù)，而且在軟件上有效支持C高級語言（用IAR系統(tǒng)的ICC90C編譯器編譯）及匯編語言（用ATP匯編器編譯）。 　
其中AT90S8515是功能較強(qiáng)的一種型號，它有40引腳PDIP和44引腳PLCC、TQFP等多種封裝形式，具有120條功能強(qiáng)大的指令，而且大多數(shù)執(zhí)行時(shí)間為單時(shí)鐘周期，指令周期最短僅為125ns。它具有以下主要特征：片內(nèi)有8K字節(jié)可下載的Flash存儲器，程序下載采用其SPI串行接口，使用壽命為1000次；32條通用I／O線及32個(gè)通用8位寄存器R0～R31，64個(gè)I／O專用寄存器；512字節(jié)的EEPROM（使用壽命為10萬次）及512字節(jié)的內(nèi)部SRAM；供電電壓在VCC為4．0～6．0V內(nèi)可以全靜態(tài)工作范圍為0～8MHz；提供內(nèi)部及外部中斷源；帶片內(nèi)晶振器的可編程看門狗定時(shí)器；并有2種可通過軟件選擇的電源節(jié)電模式：閑置模式、掉電模式；可編程的全雙工串行通信接口UART；一個(gè)8位定時(shí)器／計(jì)數(shù)器T／C0，一個(gè)16位的帶預(yù)分頻及比較模式、捕獲模式及雙工8位、9位或10位的PWM輸出的定時(shí)器／計(jì)數(shù)器T／C1。本文著重介紹其片內(nèi)UART在實(shí)際中的應(yīng)用。
1　串行接口UART的主要特征和工作原理
1．1　串行接口UART的主要特征
AT90S8515帶有一個(gè)全雙工的通用異步收發(fā)器（UART），特征如下：
　　（1）波特率發(fā)生器可以生成任何波特率；
　　（2）在XTAL低頻率下有高的波特率；
　　（3）8位和9位數(shù)據(jù)；
　　（4）噪聲濾波；
　　（5）超越誤差的檢測；
　　（6）幀錯(cuò)誤檢測；
　　（7）錯(cuò)誤起始位檢測；
　　（8）3個(gè)獨(dú)立的中斷，即TX完成，TX數(shù)據(jù)寄存器空，RX完成。
　　

其數(shù)據(jù)發(fā)送通過把被傳送的數(shù)據(jù)寫入U(xiǎn)ART的I／O數(shù)據(jù)寄存器UDR來初始化，然后數(shù)據(jù)從UDR傳送到移位寄存器中。在波特率時(shí)鐘加載到移位寄存器的傳送操作時(shí)，起始位從TXD引腳移出，然后是數(shù)據(jù)最低位在先。當(dāng)停止位被移出時(shí)，如果在傳送中有新數(shù)據(jù)寫入U(xiǎn)DR中，則被裝入移位寄存器中，同時(shí)，UART的狀態(tài)寄存器USR的UDRE位（UART狀態(tài)寄存器空）被設(shè)置，直到UDR被重寫。當(dāng)沒有新的數(shù)據(jù)被寫入時(shí)，而且停止位在TXD上保持了一位的長度，USR的TX完成標(biāo)志位TXC被設(shè)置。
　　

當(dāng)UART的控制寄存器UCR中的TXEN位被置為1時(shí)，允許UART發(fā)送，此時(shí)PD1被作為發(fā)送線。
　　

通過讀UDR寄存器，接收數(shù)據(jù)寄存器被訪問。接收器以16倍波特率采樣RXD引腳的信號，當(dāng)線路閑置時(shí)，一個(gè)邏輯0的采樣將被轉(zhuǎn)換為起始位的下降沿，并且起始位的探測序列被初始化，然后，接受器在第8、9和10個(gè)采樣點(diǎn)采樣中，如果得到兩個(gè)或兩個(gè)以上是邏輯1，則認(rèn)為起始位是噪聲尖峰而拒絕，繼續(xù)探測下一個(gè)1到0的轉(zhuǎn)換。如果起始位被發(fā)現(xiàn)后，開始采樣數(shù)據(jù)位，這些位也在第8、9和10個(gè)采樣點(diǎn)采樣，3取2作為該位的邏輯值，在采樣的同時(shí)被移入傳送寄存器。當(dāng)停止位為邏輯0，則USR的FE（幀錯(cuò)誤）標(biāo)志被置1，在讀UDR前，用戶應(yīng)檢查FE幀錯(cuò)誤標(biāo)志。在讀UDR后應(yīng)檢查OR位來檢測任何的超越錯(cuò)誤。
當(dāng)UART的控制寄存器UCR中的RXEN位被置為1時(shí)，允許UART數(shù)據(jù)接收，此時(shí)PD0被作為接收
線。
1．2　UART的主要寄存器及設(shè)置
UART的I／O數(shù)據(jù)寄存器UDR是兩個(gè)物理分離的寄存器分享相同的I／O地址，當(dāng)寫入U(xiǎn)DR寄存器時(shí)，UART的發(fā)送寄存器被寫入；當(dāng)讀UDR寄存器時(shí)，讀的是UART的接收寄存器。
UART的波特率寄存器UBRR是8位可讀／寫的寄存器，用以確定波特率。用戶進(jìn)行串行通信編程的重點(diǎn)是了解UCR及USR的使用。
1．2．1　UART控制寄存器———UCR
　

3　結(jié)束語
　　以上的程序模塊已經(jīng)在作者的課題項(xiàng)目開發(fā)中加以應(yīng)用，同時(shí)對AT908535、AT90S2313等其它型號AVR單片機(jī)也完全通用。
　　總之，相對以往的AT89系列單片機(jī)，以AT90S8515作為嵌入式高效微控制器，在性能上要
強(qiáng)得多，程序的效率高而且運(yùn)行速度大大提高，開發(fā)手段也更方便。
　　另外，AVR單片機(jī)的內(nèi)部又有硬件看門狗電路即看門狗定時(shí)器和看門狗定時(shí)器的控制寄存器WDTTP相相應(yīng)的看門狗指令控制，大大提高了系統(tǒng)的可靠性及安全性，因此，目前應(yīng)用高檔ATP系列單片機(jī)更適合組成工業(yè)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的智能檢測及采集處理節(jié)點(diǎn)。