基于AT90S8515的串行通信及其应用

发布时间:2008/5/27 0:00:00 访问次数:401

摘　要：介绍了高性能avr微控制器at90s8515的串行通信接口uart的主要性能特点，并给
出串行数据通信的程序。

关键词：at90s8515微控制器　串行接口uart　应用程序

0　引　言

美国atmel公司推出的90系列单片机是增强risc内载flash的高性能八位单片机，通称为avr
单片机，设计上采用低功耗cmos技术，而且在软件上有效支持c高级语言（用iar系统的icc90c编译器编译）及汇编语言（用atp汇编器编译）。

其中at90s8515是功能较强的一种型号，它有40引脚pdip和44引脚plcc、tqfp等多种封装形
式，具有120条功能强大的指令，而且大多数执行时间为单时钟周期，指令周期最短仅为125ns。它具有以下主要特征：片内有8k字节可下载的flash存储器，程序下载采用其spi串行接口，使用寿命为1000次；32条通用i／o线及32个通用8位寄存器r0～r31，64个i／o专用寄存器；512字节的eeprom（使用寿命为10万次）及512字节的内部sram；供电电压在vcc为4．0～6．0v内可以全静态工作范围为0～8mhz；提供内部及外部中断源；带片内晶振器的可编程看门狗定时器；并有2种可通过软件选择的电源节电模式：闲置模式、掉电模式；可编程的全双工串行通信接口uart；一个8位定时器／计数器t／c0，一个16位的带预分频及比较模式、捕获模式及双工8位、9位或10位的pwm输出的定时器／计数器t／c1。本文着重介绍其片内uart在实际中的应用。

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带有一个全双工的通用异步收发器（uart），特征如下：

（1）波特率发生器可以生成任何波特率；
（2）在xtal低频率下有高的波特率；
（3）8位和9位数据；
（4）噪声滤波；
（5）超越误差的检测；
（6）帧错误检测；
（7）错误起始位检测；
（8）3个独立的中断，即tx完成，tx数据寄存器空，rx完成。

其数据发送通过把被传送的数据写入uart的i／o数据寄存器udr来初始化，然后数据从udr传送到移位寄存器中。在波特率时钟加载到移位寄存器的传送操作时，起始位从txd引脚移出，然后是数据最低位在先。当停止位被移出时，如果在传送中有新数据写入udr中，则被装入移位寄存器中，同时，uart的状态寄存器usr的udre位（uart状态寄存器空）被设置，直到udr被重写。当没有新的数据被写入时，而且停止位在txd上保持了一位的长度，usr的tx完成标志位txc被设置。

当uart的控制寄存器ucr中的txen位被置为1时，允许uart发送，此时pd1被作为发送线。

通过读udr寄存器，接收数据寄存器被访问。接收器以16倍波特率采样rxd引脚的信号，当线路闲置时，一个逻辑0的采样将被转换为起始位的下降沿，并且起始位的探测序列被初始化，然后，接受器在第8、9和10个采样点采样中，如果得到两个或两个以上是逻辑1，则认为起始位是噪声尖峰而拒绝，继续探测下一个1到0的转换。如果起始位被发现后，开始采样数据位，这些位也在第8、9和10个采样点采样，3取2作为该位的逻辑值，在采样的同时被移入传送寄存器。当停止位为逻辑0，则usr的fe（帧错误）标志被置1，在读udr前，用户应检查fe帧错误标志。在读udr后应检查or位来检测任何的超越错误

当uart的控制寄存器ucr中的rxen位被置为1时，允许uart数据接收，此时pd0被作为接收
线。

1．2　uart的主要寄存器及设置

uart的i／o数据寄存器udr是两个物理分离的寄存器分享相同的i／o地址，当写入udr寄存器时，uart的发送寄存器被写入；当读udr寄存器时，读的是uart的接收寄存器。

uart的波特率寄存器ubrr是8位可读／写的寄存器，用以确定波特率。用户进行串行通信编程的重点是了解ucr及usr的使用。

1．2．1　uart控制寄存器———ucr

位7——rxcie:rx完成中断使能,当该位置1且sreg中的i位设为1时，在usr中设置rxc位
将导致接收完成中断被执行；
位6———txcie：tx完成中断使能，当该位置1且sreg中的i位设为1时，在usr中设置txc位
将导致发送完成中断被执行；
位5———udrie：uart数据寄存器空中断使能，当该位置1且sreg中的i位设为1时，在usr
中设置udrie位将导致发送uart数据寄存器空中断被执行；
位4———rxen：接收使能，当该位被设置时允许uart接收，当接收器被禁止时，txc、or、fe位的状态标志不能设置，否则，在把rxen关闭时不能消除它们；
位3———txen：发送使能，当该位被设置时允许uart发送，如在发送数据时禁止发送器，则在移位寄存器的数据和后续udr中的数据被全部发送完成之前，发遂器不会被禁止；
位2———chr9：9位字符的发送或接收，发送和接收的数据是9位数