4.1.6. Последовательный порт

Последовательный порт, который также называют универсальным асинхронным приемопередатчиком (УАПП), предназначен для приема и передачи информации в последовательной форме (младшими битами вперед). Порт обеспечивает полный дуплексный режим обмена, то есть позволяет работать одновременно на выдачу и на прием информации.

В состав УАПП входят принимающий и передающий сдвигающие регистры, а также буферный регистр SBUF приемопередатчика, через который программно доступны как принимающий, так и передающий регистры. Запись байта в регистр SBUF приводит к автоматической переписи байта в сдвигающий регистр передатчика и инициирует начало передачи байта. Порт позволяет начинать прием нового байта до того, как из приемного регистра считан предыдущий байт, однако, если первый байт еще не считан к тому моменту, когда закончится прием второго байта, то он будет потерян.

УАПП может работать в четырех различных режимах.

Режим 0. Последовательная информация передается и принимается 8-битными посылками через вывод RXD входа приемника. Через вывод TXD выхода передатчика выдаются тактовые импульсы, сопровождающие каждый бит. Таким образом в данном режиме информация записывается/считывается синхронно с тактовыми импульсами. Скорость обмена фиксирована и составляет 1/12 частоты тактового генератора.

Режим 1. В этом режиме посылка содержит 10 бит, которые передаются (через TXD) либо принимаются (через RXD) в следующей последовательности:

старт-бит (логический "0");

8 бит данных (младший бит первым);

стоп-бит (логическая "1").

При приеме стоп-бит заносится в разряд RB8 регистра SCON. Скорость обмена задается пользователем, для чего используется таймер/счетчик 1.

Режим 2. В этом режиме каждая посылка содержит 11 бит, которые передаются (через TXD) и/или принимаются (через RXD) в следующей последовательности:

старт-бит (логический "0");

8 бит данных (младший бит первым);

программируемый 9-й бит данных;

стоп-бит (логическая "1").

При передаче 9-й бит данных (размещается в разряде ТВ8 регистра SCON) может принимать фиксированное значение 0 или 1, либо формироваться программно, например, для контроля передаваемого байта по четности (в этом случае в него может быть помещено значение флага паритета из регистра PSW).

При приеме 9-й бит данных поступает в разряд RB8 регистра SCON. Скорость обмена в режиме 2 составляет 1/64 или 1/32 частоты внешнего тактового генератора и зависит от состояния бита SMOD (старший бит в регистре специального назначения PCON). Если SMOD=0 (устанавливается по сбросу МК), то скорость обмена составляет 1/64 частоты внешнего тактового генератора. Если SMOD=1, То скорость обмена составляет 1/32 частоты тактового генератора.

Режим 3. Данный режим совпадает с режимом 2, за исключением частоты приема/передачи, которая управляется программно с помощью таймера/счетчика 1.

Для задания режима работы последовательного порта используются регистры SCON и PCON.

4.1.7. Система команд

Базовая система команд МК семейства MCS-51 включает 111 команд, которые можно разделить на пять функциональных групп:

• команды пересылки данных;

• арифметических операций;

• логических операций;

• операций с битами;

• команды передачи управления.

Полный перечень команд приведен в таблице 4.2. Для задания источников и приемников операндов в командах используются пять режимов адресации: регистровая, прямая, косвенно-регистровая, непосредственная и базово-индексная.

Регистровая адресация. В качестве источника/приемника операнда используются: аккумулятор А, регистр-расширитель В, аккумулятор А, регистр-расширитель В, регистры R0-R7 текущего банка рабочих регистров, регистр-указатель DPTR.

Прямая адресация. Позволяет адресовать ячейки встроенного ОЗУ данных и регистры специального назначения. Например, команда MOV A, 30h пересылает в аккумулятор содержимое ячейки встроенного ОЗУ с адресом 30h.

Адреса регистров специального назначения приведены выше в табл. 2.2. Команда MOV R1, P0, пересылающая содержимое порта Р0 в регистр R1, эквивалентна команде MOV R1, 80h (т. к. порт Р0 имеет адрес 80h), но первая запись более наглядна.

Косвенно-регистровая адресация.Позволяет обращаться к любым ячейкам как встроенного так и внешнего ОЗУ данных. Ячейки встроенного ОЗУ адресуются косвенно через регистры R0 или R1 текущего банка. Например, команда MOV A,

Табл.4.2

Система команд микроконтроллеров 8xC51

Мнемокод	Число байт	Число циклов	Операция
Команды пересылки данных
MOV A,Rn MOV A,ad MOV A,@Ri MOV A,#d MOV Rn,A MOV Rn,ad MOV Rn,#d MOV ad,A MOV ad,Rn MOV add,ads MOV ad,@Ri MOV ad,#d MOV @Ri,A MOV @Ri,ad MOV @Ri,#d MOV DPTR,#d16 MOVC A,@A+DPTR MOVC A,@A+PC MOVX A,@Ri MOVX A,@DPTR MOVX @Ri,A MOVX @DPTR,A PUSH ad POP ad XCH A,Rn XCH A,ad XCH A,@Ri XCHD A,@Ri	1 2 1 2 1 2 2 2 2 2 3 2 3 1 2 2 3 1 1 1 1 1 1 1 2 2 1 2	1 1 1 1 1 2 1 1 2 2 2 2 1 2 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1	(A)(Rn) (A) (ad) (A) ((Ri)) (A)  #d (Rn) (A) (Rn) (ad) (Rn) #d (ad) (A) (ad) (Rn) (add) (ads) (ad) ((Ri)) (ad)  #d ((Ri))  (A) ((Ri)) (ad) ((Ri))  #d (DPTR)  #d16 (A) ((A)+(DPTR)) (PC) (PC)+1,(A) ((A)+(PC)) (A) ((Ri)) (A) ((DPTR)) ((Ri)) (A) ((DPTR)) (A) (SP) (SP)+1,((SP)) (ad) (ad) (SP),(SP) (SP)-1 (A)(Rn) (A) (ad) (A) ((Ri)) (A0-3) ((Ri)0-3)
Команды арифметических операций
ADD A,Rn ADD A,ad ADD A,@Ri ADD A,#d ADDC A,Rn ADDC A,ad ADDC A,@Ri ADDC A,#d DA A SUBB A,Rn SUBB A,ad SUBB A,@Ri SUBB A,#d	1 2 1 2 1 2 1 2 1 1 1 2 1	1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1	(A) (A)+(Rn) (A) (A)+(ad) (A) (A)+((Ri)) (A) (A)+ #d (A) (A)+(Rn)+(C) (A) (A)+(ad)+(C) (A) (A)+((Ri))+(C) (A) (A)+ #d +(C) Десятичная коррекция (A) (A)-(C)-(Rn) (A) (A)-(C)-(ad) (A) (A)-(C)-((Ri)) (A) (A)-(C)- #d

Продолжение табл. 4.2

Мнемокод	Число байт	Число циклов	Операция
INC A INC Rn INC ad INC @Ri INC DPTR DEC A DEC Rn DEC ad DEC @Ri MUL AB DIV AB	1 1 2 1 1 1 1 2 1 1 1	1 1 1 1 2 1 1 1 1 4 4	(A) (A)+1 (Rn) (Rn)+1 (ad) (ad)+1 ((Ri)) ((Ri))+1 (DPTR) (DPTR)+1 (A) (A)-1 (Rn) (Rn)-1 (ad) (ad)-1 ((Ri)) ((Ri))-1 (B)(A) (A)*(B) (A).(B) (A)/(B)
Команды логических операций
ANL A,Rn ANL A,ad ANL A,@Ri ANL A,#d ANL ad,A ANL ad,#d ORL A,Rn ORL A,ad ORL A,@Ri ORL A,#d ORL ad,A ORL ad,#d XRL A,Rn XRL A,ad XRL A,@Ri XRL A,#d XRL ad,A XRL ad,#d CLR A CPL A RL A RLC A RR A RRC A SWAP A	1 2 1 2 2 3 1 2 1 2 2 3 1 2 1 2 2 3 1 1 1 1 1 1 1	1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1	(A) (A)&(Rn) (A) (A)&(ad) (A) (A)&((Ri)) (A) (A)& #d (ad) (ad)&(A) (ad) (ad)& #d (A) (A)(Rn) (A) (A) (ad) (A) (A) ((Ri)) (A) (A)  #d (ad) (ad) (A) (ad) (ad)  #d (A) (A)(Rn) (A) (A)(ad) (A) (A)((Ri)) (A) (A) #d (ad) (ad)(A) (ad) (ad) #d (A)  0 (A) (/A) Циклический сдвиг (A) влево Сдвиг (A) влево через флаг C Циклический сдвиг (A) вправо Сдвиг (A) вправо через флаг C (A0-3)(A4-7)
Команды битовых операций
CLR C CLR bit SETB C SETB bit CPL C CPL bit ANL C,bit ANL C,/bit	1 2 1 2 1 2 2 2	1 1 1 1 1 1 2 2	(C)  0 (b)  0 (C)  1 (b)  1 (C) (/C) (b) (/b) (C) (C)&(b) (C) (C)&(/b)

Продолжение табл. 4.2

Мнемокод	Число байт	Число циклов	Операция
ORL C,bit ORL C,/bit MOV C,bit MOV bit,C	2 2 2 2	2 2 1 2	(C)(C)(b) (C)(C)(/b) (C)(b) (b)(C)
Команды передачи управления
LJMP ad16 AJMP ad11 SJMP rel JMP @A+DPTR JZ rel JNZ rel JC rel JNC rel JB bit,rel JNB bit,rel JBC bit,rel DJNZ Rn,rel DJNZ ad,rel CJNE A,ad,rel CJNE A,#d,rel CJNE Rn,#d,rel CJNE @Ri,#d,rel LCALL ad16 ACALL ad11 RET RETI NOP	3 2 2 1 2 2 2 2 3 3 3 2 3 3 3 3 3 3 2 1 1 1	2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1	(PC)  ad16 (PC) (PC)+2,(PC0-10)  ad11 (PC) (PC)+2,(PC) (PC)+rel (PC) (A)+(DPTR) (PC) (PC)+2,если (A)= 0,то (PC) (PC)+rel (PC) (PC)+2,если (A)0,то (PC) (PC)+rel (PC) (PC)+2,если (C)=1,то (PC) (PC)+rel (PC) (PC)+2,если (C)=0,то (PC) (PC)+rel (PC)  (PC)+3,если (b)=1,то (PC) (PC)+rel (PC) (PC)+3,если (b)=0,то (PC) (PC)+rel (PC) (PC)+3,если (b)=1,то (b)  0 и (PC) (PC)+rel (PC) (PC)+2,(Rn) (Rn)-1, если(Rn)0,то(PC) (PC)+rel (PC) (PC)+2,(ad) (ad)-1, если(ad)0,то(PC) (PC)+rel (PC)  (PC)+3,если (A)(ad), то(PC)  (PC)+rel (PC) (PC)+3,если (A)  #d, то(PC) (PC)+rel (PC) (PC)+3,если (Rn)  #d, то(PC) (PC)+rel (PC) (PC)+3,если ((Ri))#d, то(PC) (PC)+rel (PC) (PC)+3,(SP) (SP)+1, ((SP)) (PC0-7),(SP)(SP)+1, ((SP)) (PC8-15),(PC) ad16 (PC) (PC)+2,(SP) (SP)+1, ((SP))(PC0-7),(SP)(SP)+1, ((SP))(PC8-15),(PC0-10)  ad11 (PC) (PC)+1

@R0 пересылает в аккумулятор содержимое ячейки встроенного ОЗУ данных, адрес которой хранится в регистре R0.

Ячейки внешней памяти адресуются через регистры R0, R1 или через регистр-указатель DPTR. В первом случае содержимое регистра R0 или R1

определяет младший байт адреса ячейки внешней памяти данных. При этом старший байт адреса может задаваться с помощью порта 2. Примером команды с косвенно-регистровой адресацией к внешней памяти является MOVX A, @R0.

Во втором случае для адресации внешней памяти используется 16-и разрядный регистр-указатель данных DPTR. Например, команда MOVX @DPTR, A пересылает содержимое аккумулятора в ячейку внешней памяти данных, адрес которой записан в регистре DPTR.

Непосредственная адресация. Одним из операндов является константа, заданная как часть машинного кода команды. Непосредственным операндам должен предшествовать префикс «#». Например, команда MOV A, #03h загружает в аккумулятор шестнадцатеричную константу 03h.

Базово-индексная адресация. Используется для доступа к константам и таблицам, располагающимся в памяти программ. Адрес ячейки памяти программ, к которой выполняется обращение, определяется как сумма содержимого аккумулятора и содержимого либо регистра-указателя DPTR, либо программного счетчика РС. Например, команда MOVC A, @A+DPTR загружает аккумулятор содержимым ячейки памяти программ, адрес которой является суммой содержимого аккумулятора (до выполнения команды) и содержимого регистра-указателя DPTR.