串行口的扩展方法

　　常用的标准51单片机内部仅含有一个可编程的全双工串行通信接口，具有uart的全部功能。该接口电路不仅能同时进行数据的发送和接收，也可作为一个同步移位寄存器使用。当以此类型单片机构成分布式多级应用系统时，器件本身的串口资源就不够用了。笔者在实际开发中，查阅了有关资料，总结出如下两种常用而有效的串行通道扩展方法。

　　2.1 基于sp2538的扩展方法

　　sp2538是专用低功耗串行口扩展芯片，该芯片主要是为解决当前基于uart串口通信的外围智能模块及器件较多，而单片机或dsp原有的uart串口又过少的问题而推出的。利用该器件可将现有单片机或dsp的单串口扩展至5个全双工串口。使用方法简单、高效。

　　在应用sp2538扩展串行通道时，母串口波特率k1=2880*fosc_in，单位是mhz，且fosc_in小于20.0mhz, 在sp2538输入时钟fosc_in =20.0mhz时母串口可自适应上位机的56000bps和57600bps两种标准波特率输入。子串口波特率k2=480*fosc_in。

　　母串口和所有子串口都是ttl电平接口，可直接匹配其他单片机或ttl数字电路，如需连接pc机则必须增加电平转换芯片如max202 、max232 等。sp2538具有内置的上电复位电路和可关闭的看门狗监控电路。上位机写命令字0x10可实现喂狗，写命令字0x15关闭看门狗，初次上电后看门狗处于激活状态或写命令字0x20激活看门狗监控功能。上位机可通过芯片复位指令0x35在任何时候让芯片进行指令复位，也可通过芯片睡眠指令0x55在任何时候让芯片进入微功耗睡眠模式以降低系统功耗。初次上电后芯片不会自行进入睡眠模式，但只能由上位机通过母串口任意发送一个字节数据将其唤醒，其他子串口不具备这一功能。

　　图（1）是at89c52单片机与sp2538的电路连接，图中，at89c52的全双工串口与sp2538的母串口5相连，该串口同时也作为命令/数据口。sp2538的adri0、adri1、adri2分别与at89c52的p2.3、p2.4、p2.5口相连，可用于选择发送数据是选择相应的串口0~4；adro0、adro1、adro2与p2.0、p2.1、p2.2相连，用于判断接收的数据来自哪一个串口。 sp2538的时钟频率选为20.0mhz，此时母串口5的波特率为57600bps，串口0~4的波特率为9600bps。

　　下面是与上述硬件电路相关的接口程序，该程序用a51汇编语言编制，程序仅说明了中断方式下对子串口0（tx0、rx0）的操作，其它子串口类似。

　　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 ; 写数据到"sbuf"前必须先置欲发送子串口的地址

　　clr p2.1

　　clr p2.2

　　mov sbuf,a

　　djnz r2,next

　　sjmp $

　　next: inc r0

　　reti

　　receive: mov a,p2

　　and a,#31h ;判断是否为子串口0

　　jnz else

　　mov a,sbuf

　　mov @r1,a

　　inc r1

　　reti

　　图（1） at89c52与sp2538的电路连接

　　2.2 基于intel8251的串行口扩展方法

　　上面基于sp2538的串口扩展方法可以说是一种串行的扩展方法，这里基于intel8251的扩展方法则是一种并行的方法。intel8251是一种通用的同步/异步发送器（usart），它的工作方式可以通过编程设置。能够以同步或异步串行通信方式工作，能自动完成帧格式。

　　intel8251具有独立的接收/发送器。在异步方式下，用于产生8251内部时序的时钟clk输入至少应为发送或接收时钟的4.5倍。接收/发送（rxc/txc）时钟应为波特率的1倍、16倍或64倍（由8251的工作方式字设定）。

　　图（2）是用intel8251扩展一个串行通道的电路原理，图中，11.0592mhz晶振经ale6分频后于 、组合，产生1.8432mhz的时钟频率，分别作为8251与8253的时钟输入，若设定8251通信波特率为9600bps，波特率因子为16，则需要 153.6khz的接收/发送时钟频率，该频率可由8253的out0产生。

　　下面的a51程序段说明了如何设置8253使其产生153.6khz的方波，以及如何用8251收/发数据：

　　;设置8253的程序段：

　　mov a,#36h ; 计数器0输出方波控制字

　　mov dptr,#0ffffh ; 指向控制字寄存器

　　movx @dptr,a

　　mov dptr,#0fffch ; 指向0计数器地址

　　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 ;一个