基于AT90S8515的串行通信及其应用

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。  

1．2UART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。  

1．2．1UART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位数据位和1位起始位、1位停止位。第9位通过UTP中的RXB8和TXB8位分别读和写；
位1———RXB8：当CHR9被设置时，RXB8是收到数据的第9数据位；
位0———TXB8：当CHR9被设置时，TXB8是发送数据的第9数据位。