3. Таймер-счетчик т/с1

Таймер-счетчик Т/С1 ведет счет импульсов, поступающих от внутреннего источника с частотой F_osc/12 (счет времени) или со входа Т1 (Р3.5) (счет внешних событий). Событием является отрицательный перепад сигнала. Счет может вестись по модулю 2⁸, 2¹³ или 2¹⁶. При переполнении счетчика формируется запрос прерывания, поступающий в контроллер прерываний. Счет продолжается.

В состав таймера-счетчика Т/С1 входят два восьмиразрядных регистра TL1 и ТН1. Работой таймера-счетчика T/C1 управляют разряды регистра специальных функций TCON (TCON.7,6) и разряды регистра специальных функций TMOD (TMOD.74) (см. рисунок 1.9).

Таймер-счетчик Т/С1 может работать в трех режимах. Выбор режима определяется комбинацией состояний разрядов TMOD.5, TMOD.4=М1,М0.

При M1,М0=0,0 (режим 0) таймер-счетчик ведет счет по модулю 2¹³. Данный режим полностью аналогичен режиму 0 для таймера-счет-чика Т/С0.

При М1,М0=0,1 (режим 1) таймер-счетчик ведет счет по модулю 2¹⁶. Данный режим полностью аналогичен режиму 0 для таймера-счетчика Т/С0.

При М1,М0=1,0 (режим 2) счет ведет регистр TL1 по модулю 2⁸. ТН1 используется в качестве регистра. Код, хранящийся в этом регистре, загружается в регистр TL1 при каждом его переполнении (автоперезагрузка регистра TL1).

При М1,М0=1,1 таймер-счетчик Т/С1 остановлен.

На счетный вход счетчика поступает внутренний сигнал с частотой F_osc/12 (при TMOD.6=С/Т=0) или внешний сигнал, поступающий на вход Р3.5 (при TMOD.6=С/Т=1).

При TMOD.7=GATE=0 счет ведется при единичном состоянии разряда TCON.6=TR1. При TR1=0 счет остановлен.

При TMOD.7=GATE=1 счет ведется при единичном состоянии разряда TCON.6=TR1 и единичном значении сигнала INT1 на входе Р3.3. При TR1=0 или INT1=0 счет остановлен.

При переполнении счетчика устанавливается в единичное состояние разряд TCON.7=TF1 и в контроллер прерываний поступает запрос от таймера-счетчика Т/С1. Сброс разряда TCON.7=TF1 в нулевое состояние выполняется автоматически при переходе к выполнению соответствующей прерывающей программы.

Таймер-счетчик Т/С1 используется в качестве генератора синхросигнала при работе последовательного порта (SP). Частота прерываний в таймере-счетчике Т/С1 определяет скорость передачи и приема битов в последовательном порте. При работе в качестве генератора синхросигнала таймер-счетчик Т/С1 должен находиться в режиме 2 (счет по модулю 2 с автоперезагрузкой). Скорость передачи определяется числом, которое записано в регистр ТН1.

При работе таймера-счетчика Т/С0 в режиме 3 разряды регистров TCON.6=TR1 и TCON.7=TF1 используются в таймере-счетчике Т/С0. Таймер-счетчик Т/С1 в этом случае может использоваться в качестве генератора синхросигнала для последовательного порта.

4. Последовательный порт

Последовательный порт (SP) предназначен для приема и выдачи байтов данных в последовательном коде. Последовательный порт содержит приемник, передатчик, управляющий регистр SCON и буферный регистр SBUF, состоящий, по сути, из двух регистров – буферного регистра передатчика и буферного регистра приемника, которые имеют одно и то же имя. Это обеспечивает возможность одновременной работы приемника и передатчика. Схема распределения разрядов в регистре SCON приведена на рисунке 1.10.

7	6	5	4	3	2	1	0
SM0	SM1	SM2	REN	TB8	RB8	TI	RI
Рисунок 1.10 – Схема распределения разрядов в регистре SCON

Последовательный порт может работать в четырех режимах. Выбор режима работы определяется комбинацией состояний разрядов SCON.7=SM0 и SCON.6=SM1.

При SM0,SM1=0,0 (режим 0) последовательный порт работает в режиме сдвигающего регистра с частотой сдвига F_osc/12. Вывод порта Р3.1=TXD используется в качестве выхода для выдачи серии из восьми импульсов, управляющих сдвигом во внешнем сдвигающем регистре. Вывод порта Р3.0=RXD используется для последовательной выдачи или последовательного приема байта, начиная с младшего бита (D0). Временные диаграммы сигналов на выводах P3.1=TXD и Р3.0=RXD при выдаче и приеме байта в этом режиме изображены на рисунке 1.11.

Рисунок 1.11 – Временные диаграммы сигналов на выводах TXD и RXD в режиме 0

Выдача происходит после выполнения команды программы, по которой осуществляется запись байта данных в регистр SBUF. При завершении выдачи байта устанавливается в единичное состояние разряд регистра SCON.1=TI и в контроллер прерываний поступает запрос прерывания от передатчика последовательного порта. Сброс разряда TI выполняется только программным способом, по команде в программе.

Прием начинается при единичном состоянии разряда регистра SCON.4=REN и сбросе в нулевое состояние разряда регистра SCON.0=RI (или при нулевом состоянии разряда SCON.0=RI и установке в единичное состояние разряда SCON.4=REN).

При завершении приема разряд регистра SCON.0=RI устанавливается в единичное состояние и в контроллер прерываний поступает запрос прерывания от приемника последовательного порта. Сброс разряда RI выполняется программным способом, по команде в программе.

При других комбинациях состояний разрядов SM0 и SM1 последовательный порт работает в качестве универсального асинхронного приемопередатчика (UART).

UART предназначен для передачи и приема байтов по последовательному каналу связи (например, по интерфейсу RS-232С).

При передаче байта формируется посылка (кадр), содержащая десять или одиннадцать битов. Кадр содержит стартовый бит (Start=0), восемь битов данных (D0, D1,..., D7) и стоповый бит (Stop=1). Между старшим битом данных (D7) и стоповым битом может помещаться контрольный бит (СВ). Структура кадров, содержащих десять и одиннадцать битов, показана на рисунке 1.12.

а)

б)

а) режим 1; б) режимы 2, 3 Рисунок 1.12 – Структура кадров

Передача кадра начинается после выполнения команды программы, по которой происходит запись байта в регистр SBUF. При завершении передачи кадра устанавливается в единичное состояние разряд SCON.1=TI и в контроллер прерывания поступает запрос прерывания от передатчика. Разряд TI сбрасывается в нулевое состояние по команде в программе.

Прием кадра возможен при единичном состоянии разряда регистра SCON.4=REN. Прием начинается при поступлении стартового бита (отрицательный перепад сигнала) на вход Р3.0=RXD. Принятый байт записывается в буферный регистр приемника и сохраняется в нем до завершения приема следующего кадра. Следует помнить, что принятый байт необходимо считать до прихода следующего байта, в противном случае он будет потерян. UART может работать в трех режимах.

В режиме 1 (SM0,SM1=0,1) кадр содержит десять битов. Скорость передачи и приема (BR, бит/с) зависит от частоты переполнений таймера-счетчика Т/С1 и определяется по формуле

,

(1)

где SMOD – состояние разряда регистра PCON.7=SMOD;

F_osc – тактовая частота работы микроконтроллера, Гц;

N – число, код которого записан в счетчик ТН1 таймера-счетчика Т/С1, работающего в режиме 2 (с автоперезагрузкой).

При приеме стоповый бит заносится в разряд регистра SCON.2=RB8.

В режиме 2 (SM0,SM1=1,0) и в режиме 3 (SM0,SM1=1,1) кадр содержит одиннадцать битов. Значение контрольного бита перед пе­редачей кадра записывается в разряд регистра SCON.3=ТВ8.

Значение контрольного бита в принятом кадре переписывается в разряд регистра SCON.2=RB8.

Скорость передачи и приема (BR) в режиме 2 зависит только от значения бита SMOD и тактовой частоты работы микроконтроллера и определяется по формуле

.

(2)

Скорость передачи и приема в режиме 3 зависит от частоты переполнений таймера-счетчика Т/С1 и определяется по формуле (1).

Для получения стандартных значений скорости передачи по интерфейсу RS-232 в режимах 1 и 3 следует использовать кварцевый резонатор с резонансной частотой, кратной 12. Типичными значениями являются 18432 кГц и 11059 кГц.

При завершении приема кадра в режимах 1, 2, 3 установка в единичное состояние разряда регистра SCON.0=RI и поступление запроса прерывания от приемника в контроллер прерываний зависит от состояния разряда регистра SCON.5=SM2.

При SM2=0 разряд регистра SCON.0=RI устанавливается в единичное состояние и запрос прерывания от приемника поступает в контроллер прерываний при завершении приема любого кадра.

При SM2=1 в режиме 1 разряд регистра SCON.0=RI устанавливается в единичное состояние и запрос прерывания от приемника поступает в контроллер прерываний, если в принятом кадре бит на десятой позиции имеет единичное значение (есть стоповый бит).

В режимах 2 и 3 разряд SCON.0=RI устанавливается в единичное состояние и запрос прерывания от приемника поступает в контроллер прерываний, если в принятом кадре контрольный бит имеет единичное значение.