13. 非同期送受信UART

13.1 UART概要

CH559チップは、2つの全二重非同期シリアルポートを備えています。UART0とUART1です。UART0は、標準的なMCS51シリアルポートです。データの送受信は、物理的に分離された送信／受信レジスタへのSBUFアクセスによって実現されます。SBUFに書き込まれたデータは送信レジスタにロードされ、SBUFへの読み出し操作は受信バッファレジスタに対応します。

UART1は、以下の機能を持つ拡張非同期シリアルポートです:

1. 16C550の非同期式シリアルポートと互換性があり、拡張されています。
2. 5、6、7、8データビットと1、2ストップビットをサポート。
3. 奇数、偶数、パリティなし、ブランク0、フラグ1などの検証方法に対応。
4. プログラム可能な通信ボーレート、115200bpsをサポートし、最大3Mbpsの通信ボーレートを実現。
5. 独立した送受信バッファと8バイトのFIFO FIFOバッファを内蔵し、4つのFIFOトリガレベルをサポート。
6. MODEMモデムの信号CTS、DSR、RI、DCD、DTR、RTSをサポートし、外部からRS232レベルに変換することができます。
7. TL16C550Cと互換性のあるハードウェアフローコントロール信号CTSとRTSの自動ハンドシェイクと自動伝送レートコントロールをサポートしています。
8. シリアルフレームエラー検出、ブレイクライン間隔検出に対応。
9. SIR赤外線コーデックを内蔵し、2400bps～115200bpsのボーレートでのIrDA赤外線通信に対応。
10. 全二重、半二重のシリアル通信に対応し、RS485を切り替えるためのステータス端子を備えています。
11. 半二重差動トランシーバーを内蔵し、RS485バスと同様のシンプルな長距離複合機通信を直接サポートします。
12. 本機をスレーブとして使用する際のアドレスのプリセットをサポートし、複数台通信時にバス上のデータパケットを自動的に一致させるために使用します。

13.2 UARTレジスタ

13.2.1 UART0レジスタ概要

UART0制御レジスタ(SCON):

モード1および3では、RCLK = 0およびTCLK = 0の場合、UART0のボーレートはタイマーT1によって生成されます。T1はモード2のオートリロード8ビットタイマーモードに設定し、bT1_CTとbT1_GATEは共に0でなければならず、以下のタイプのクロック状況に分けられます。

モード1および3では、RCLK = 1またはTCLK = 1の場合、UART0のボーレートはタイマーT2によって生成されます。T2は16ビットの自動再搬送レート生成モードに設定し、C_T2とCP_RL2はともに0でなければならず、以下のタイプのクロック状況に分けられます。

UART0データレジスタ(SBUF):

13.2.2 UART1関連レジスタ

UART1データFIFOリード＆ライトレジスタSER1_FIFOは、データ受信バッファレジスタSER1_RBRとデータ送信ホールディングレジスタSER1_THRの2つの物理的に独立したレジスタを含む。

データ受信バッファレジスタ(SER1_RBR), bLCR_DLAB = 0の場合:

データ送信用ホールドレジスタ(SER1_THR), bLCR_DLAB = 0の場合:

割り込み許可レジスタ(SER1_IER), bLCR_DLAB = 0の場合:

UART1のピンモードは、bIER_PIN_MOD1とbIER_PIN_MOD0の両方と、bUH1_DISABLE、bXBUS_CS_OE、bXBUS_AL_OE、bALE_CLK_ENを組み合わせて、さまざまな構成を選択できます。これらのうち，最後の4つはRS485ENにまとめることができます。:

上の表の最後の3つの構成は、iRS485の半二重通信モードです。この時、RS485EN=1、RXD1とTXD1はiRS485の差動ピンXAとXBを併用しています。内蔵の半二重差動トランシーバーを介して、それは直接バスのシンプルなRS485長距離複数のマシンの通信をサポートしています。

iRS485の半二重通信モードでは、以下のパラメータを設定する必要があります:

1. SER1_MCRのbMCR_HALFを1に設定し、半二重トランシーバモードとする。
2. UHUB1_CTRLのbUH1_DISABLEを1に設定することで，HP / HM端子を無効にすることができる。

割り込み識別レジスタ(SER1_IIR):

UART1の割り込み状態は、bIIR_INT_FLAG3、bIIR_INT_FLAG2、bIIR_INT_FLAG1、bIIR_INT_FLAG0の4ビットで構成されています。MASK_U1_IIR_INTは、UART1のシリアルポート割り込みフラグとして使用されます。具体的な割り込みの内容は次の表のとおりです。

FIFO制御レジスタ(SER1_FCR):

bFCR_FIFO_TRIG1とbFCR_FIFO_TRIG0は、MASK_U1_FIFO_TRIGを構成し、受信FIFOの割り込みポイントとハードウェアフローコントロールのトリガーポイントを設定するために使用されます。
11: 7バイトに対応しています。つまり、7バイトフルに受信するとデータ受信可能な割り込みが発生します。=1の場合、RTS端子のレベルは自動的に無効になります。
10: 4バイトに対応しています。
01: 2バイトに対応しています。
00: 1バイトに対応しています。

ライン制御レジスタ(SER1_LCR):

bLCR_PAR_MOD1とbLCR_PAR_MOD0の組み合わせにより、bLCR_PAR_ENが1の時のパリティビットのフォーマットを設定する。
00: 奇数パリティ。
01: 偶数パリティ。
10: フラグビット(MARKを1に設定)。
11: ブランクビット(SPACEを0にクリア)。

bLCR_WORD_SZ1とbLCR_WORD_SZ0の組み合わせで、パリティなしの1つのデータのワード長を設定します。
00: 5データビット。
01: 6データビット。
10: 7データビット。
11: 8データビット。

MODEM制御レジスタ(SER1_MCR):

ラインステータスレジスタ(SER1_LSR):

MODEMステータスレジスタ(SER1_MSR):

UART1バスアドレスプリセットレジスタ(SER1_ADDR), bLCR_DLAB = 0の時:

SER1_ADDRは、本機がスレーブとして使用される際のアドレスをプリセットする。複数台通信時に受信アドレスを自動的に比較し、アドレスが一致した場合やブロードキャストアドレス0FFHを受信した場合に割り込みを発生させ、同時に後続のデータパケットの受信を許可するために使用する。アドレスが一致しないうちは、データを受信しないでください。データの送信を開始した後、またはSER1_ADDRレジスタを書き換えた後は、次にアドレスが再び一致するかブロードキャストアドレスを受信するまでデータの受信を停止する。

SER1_ADDRが0FFHまたはbLCR_PAR_EN=0の場合、バスアドレスの自動比較は無効となる。

SER1_ADDRが0FFHではなく、bLCR_PAR_EN = 1の場合、バスアドレスの自動比較が有効となり、以下のパラメータを設定する必要がある。bLCR_WORD_SZ1とbLCR_WORD_SZ0は共に1で、8データビットを選択する。BLCR_PAR_MOD1は常に1です。アドレスバイトがMARKの場合 データバイトのビット9が0の場合は、bLCR_PAR_MOD0を1に設定してください。アドレスバイトがSPACEの場合(データバイトのビット9が1の場合)は、bLCR_PAR_MOD0を0にして、データバイトに応じて選択します。

UART1ボーレートディバイザラッチ(SER1_DLM, SER1_DLL), bLCR_DLAB = 1の時:

UART1プリスケーラディバイザレジスタ(SER1_DIV), bLCR_DLAB = 1の時:

13.3 UARTアプリケーション

UART0アプリケーション:

1. UART0のボーレートジェネレータを選択します。タイマーT1またはT2から選択し、対応するカウンタを設定します。
2. タイマをスタート
3. SCONのSM0、SM1、SM2を設定して、シリアルポート0の動作モードを選択します。RENを1に設定して、UART0の受信を有効にします。
4. シリアルポートの割り込みを設定したり、RI、TIの割り込み状態を問い合わせたりすることができます。
5. 読み書き可能なSBUFは、シリアルデータの送受信を実装しており、シリアルポートの受信信号の許容ボーレート誤差は2%以下です。

UART1アプリケーション:

1. SER1_LCRのbLCR_DLABビットを1に設定する。UART1 プリスケーラレジスタSER1_DIVを書き込む。ボーレートに応じてボーレート除算器を計算し、除算器の上位バイトと下位バイトをそれぞれSER1_DLMとSER1_DLLに書き込む。
   除算器 = Fsys/8/STER1_DIV/ボーレート
2. SER1_LCRを設定し、適切なシリアルデータフォーマット、データバイト、パリティモードを選択します。
3. オプション設定SER1_IER、UART1割り込みステータストリガを選択。
4. 割り込みモードを使用する場合、割り込み出力を有効にするにはSER1_MCRのbMCR_OUT2ビットを1に設定する必要があります。そうでない場合は、割り込みステータスビットをアクティブにクエリーする必要があります。
5. SER1_FIFOを読み書きすることでシリアルデータの送受信を実現し、シリアルポート受信信号の許容ボーレート誤差は2%以下です。