7. Архитектура микроконтроллера мк-51.Последовательный интерфейс.

Последовательный порт предназначен для приема и передачи данных в последовательном коде. Преобразование параллельного кода в последовательный и обратно осуществляется с помощью сдвигающих регистров универсального асинхронного приемопередатчика (UART – Universal Asynchronous Receiver/Transmitter).

В режиме передачи данных UART не только преобразует параллельный код в последовательный, но также добавляет к каждому передаваемому байту данных два служебных бита – стартовый бит и стоп-бит, которые служат для определения границ байта данных.

Последовательный порт МК 80С51 может работать в полном дуплексном режиме, т.е. он может осуществлять передачу и прием данных одновременно.

Сдвигающие регистры приемника и передатчика последовательного порта имеют доступ к одному и тому же регистру специальных функций SBUF. Запись байта в регистр SBUF приводит к автоматической загрузке сдвигающего регистра передатчика и инициирует начало передачи. По окончании приема байта в сдвигающий регистр приемника, содержимое этого регистра загружается в SBUF.

Наличие в структуре микроконтроллера буферного регистра позволяет совмещать операции приема очередного байта данных с чтением ранее принятого байта. Однако, для того, чтобы не произошло потери информации, к моменту окончания приема очередного байта, предыдущий байт должен быть считан из SBUF.

Последовательный порт имеет 4 режима работы. Выбор режима осуществляется путем программирования соответствующих разрядов регистра управления последовательного порта SCON (Serial Port Control Register).

Во всех четырех режимах работы последовательного порта передача данных инициируется любой командой микроконтроллера в которой регистр SBUF выступает в качестве регистра-приемника результата. По окончании передачи байта данных устанавливается флаг прерывания передатчика TI в регистре SCON.

Режим 0 – синхронный режим с постоянной скоростью обмена (Baud Rate).

Режим 1 – асинхронный режим с программируемой скоростью обмена.

Режим 2 – асинхронный режим с фиксированной скоростью обмена.

Режим 3 – асинхронный режим с программируемой скоростью обмена. Этот режим аналогичен режиму 2 во всех отношениях, за исключением скорости приема/передачи, которая определяется формулой:

BR₁ = BR₃ = (2^SMOD / 32) fov,

где: BR₁ – скорость обмена в режиме 1, бод;

BR₃ – скорость обмена в режиме 3, бод;

SMOD – значение бита SMOD регистра PCON;

fov – частота переполнения таймера 1, Гц.

Система команд

4.4.1 Общая характеристика

Микро-ЭВМ рассматриваемого семейства являются типичными микропроцессорными устройствами с архитектурой SISC - со стандартным набором команд. Поэтому их система команд довольно обширна и включает в себя 111 основных команд. Их длина – один, два или три байта, причем большинство из них (94%) – одно- или двухбайтные. Все команды выполняются за один или два машинных цикла (соответственно 1 или 2 мкс при тактовой частоте 12 МГц), исключение – команды умножения и деления, которые выполняются за четыре машинных цикла (4 мкс). Микро-ЭВМ семейства 8051 используют прямую, непосредственную, косвенную и неявную, адресацию данных

В качестве операндов команд микро-ЭВМ семейства 8051 могут использовать отдельные биты, четырехбитные цифры, байты и двухбайтные слова.

Все эти черты обычны для набора команд любого SISC-процессора и по сравнению с RISC набором команд обеспечивает большую компактность программного кода и увеличение быстродействия при выполнении сложных операций.

В то же время, набор команд семейства 8051 имеет несколько особенностей, связанных с типичными функциями выполняемыми микроконтроллерами - управлением, для которого типичным является оперирование с одноразрядными двоичными сигналами, большое число операций ввода выводи и ветвлений программы.

Наиболее существенная особенность системы команд рассматриваемых микро ЭВМ это возможность адресации отдельных бит в резидентной памяти данных. Кроме того, как отмечалось, некоторые регистры блока регистров специальных функций также допускают адресацию отдельных бит. Карты адресов отдельных бит в резидентной памяти данных и в блоке регистров специальных функций.