13. 通用异步收发器UART

13.1 UART简介

CH559芯片提供2个全双工的异步串口：UART0和UART1。

UART0是标准MCS51串口，其数据接收和发送是通过SBUF访问物理上分开的收/发寄存器实现的。写入SBUF的数据装入发送寄存器，对SBUF的读操作则对应于接收缓冲寄存器。

UART1是增强型异步串口，特性如下：

1. 兼容16C550异步串口并且有所增强；
2. 支持5、6、7或者8个数据位以及1或者2个停止位；
3. 支持奇、偶、无校验、空白0、标志1等校验方式；
4. 可编程通讯波特率，支持115200bps以及最高达3Mbps的通讯波特率；
5. 内置独立的收发缓冲区及8字节的FIFO先进先出缓冲器，支持4个FIFO触发级；
6. 支持MODEM调制解调器信号CTS、DSR、RI、DCD、DTR、RTS，可外部转成RS232电平；
7. 支持硬件流控制信号CTS和RTS自动握手和自动传输速率控制，兼容TL16C550C；
8. 支持串口帧错误检测、支持Break线路间隔检测；
9. 内置SIR红外线编解码器，支持2400bps到115200bps波特率的IrDA红外通讯；
10. 支持全双工和半双工串口通讯，提供发送状态引脚用于切换RS485；
11. 内置半双工差分收发器，直接支持简单的类似RS485总线的远距离多机通讯；
12. 支持预置本机作为从机时的地址，用于多机通讯时自动匹配总线上的数据包。

13.2 UART寄存器

13.2.1 UART0寄存器描述

UART0控制寄存器(SCON):

在模式1和3下，当RCLK=0并且TCLK=0时，UART0波特率由定时器T1产生。应该设置T1为模式2自动重载8位定时器模式，bT1_CT和bT1_GATE必须都为0，分为以下几类时钟情况。

在模式1和3下，当RCLK=1或者TCLK=1时，UART0波特率由定时器T2产生。应该设置T2为16位自动重载波特率发生器模式，C_T2和CP_RL2必须都为0，分为以下几类时钟情况。

UART0数据寄存器(SBUF):

13.2.2 UART1相关寄存器

UART1数据FIFO读写寄存器SER1_FIFO，包括数据接收缓冲寄存器SER1_RBR和数据发送保持寄存器SER1_THR两个物理上分开的寄存器。

数据接收缓冲寄存器(SER1_RBR)，仅当bLCR_DLAB=0时有效:

数据发送保持寄存器(SER1_THR)，仅当bLCR_DLAB=0时有效:

中断使能寄存器(SER1_IER)，仅当bLCR_DLAB=0时有效:

UART1的引脚模式由bIER_PIN_MOD1和bIER_PIN_MOD0两者以及bUH1_DISABLE、bXBUS_CS_OE、bXBUS_AL_OE、bALE_CLK_EN共同组合选择不同配置，其中，后四者可以先合并为RS485EN：

上表的后三种配置是iRS485半双工通讯模式，此时RS485EN=1，RXD1和TXD1共同使用iRS485差分引脚XA和XB，通过内置的半双工差分收发器，直接支持简单的类似RS485总线的远距离多机通讯。在iRS485半双工通讯模式下，还需要设置以下参数：

1. 设置SER1_MCR中的bMCR_HALF为1，半双工收发模式；
2. 设置UHUB1_CTRL中的bUH1_DISABLE为1，禁用HP/HM引脚。

中断识别寄存器(SER1_IIR):

UART1的中断状态由bIIR_INT_FLAG3、bIIR_INT_FLAG2、bIIR_INT_FLAG1和bIIR_INT_FLAG0共4位组成MASK_U1_IIR_INT，作为UART1的串口中断标志，具体中断如下表。

FIFO控制寄存器(SER1_FCR):

bFCR_FIFO_TRIG1和bFCR_FIFO_TRIG0组成MASK_U1_FIFO_TRIG，用于设置接收FIFO的中断和硬件流控制的触发点：11对应7个字节，即接收满7个字节产生接收数据可用的中断，并在使能硬件流控制bMCR_AUTO_FLOW=1时自动无效RTS引脚电平；10对应4个字节；01对应2个字节；00对应1个字节。

线路控制寄存器(SER1_LCR):

bLCR_PAR_MOD1和bLCR_PAR_MOD0组合，当bLCR_PAR_EN为1时设置奇偶校验位的格式：00则奇校验，01则偶校验，10则标志位(MARK，置1)，11则空白位(SPACE，清0)。

bLCR_WORD_SZ1和bLCR_WORD_SZ0组合，设置单个数据的字长度，不含奇偶校验位：00则5个数据位，01则6个数据位，10则7个数据位，11则8个数据位。

MODEM控制寄存器(SER1_MCR):

线路状态寄存器(SER1_LSR):

调制解调器MODEM状态寄存器(SER1_MSR):

UART1总线地址预置寄存器(SER1_ADDR)，仅当bLCR_DLAB=0时有效:

SER1_ADDR预置本机作为从机时的地址，用于在多机通讯时自动比较接收到的地址，并在地址匹配时或者在接收到广播地址0FFH时产生中断，同时允许接收后续数据包。在地址没有匹配之前不接收任何数据，开始发送数据后或者重写SER1_ADDR寄存器后停止接收任何数据，直到下次地址再次匹配或者接收到广播地址时再允许接收。

SER1_ADDR为0FFH时或者bLCR_PAR_EN=0时，禁用总线地址自动比较功能。

SER1_ADDR不为0FFH并且bLCR_PAR_EN=1时，启用总线地址自动比较功能，同时应该配置下述参数：bLCR_WORD_SZ1和bLCR_WORD_SZ0都为1以选择8个数据位方式；bLCR_PAR_MOD1总是为1；对于地址字节为MARK的情况(即数据字节的位9为0)应置bLCR_PAR_MOD0为1，对于地址字节为SPACE的情况(即数据字节的位9为1)应置bLCR_PAR_MOD0为0，即按数据字节选择。

UART1波特率除数锁存器(SER1_DLM、SER1_DLL)，仅当bLCR_DLAB=1时有效:

UART1预分频除数寄存器(SER1_DIV)，仅当bLCR_DLAB=1时有效:

13.3 UART应用

UART0应用:

1. 选择UART0的波特率发生器，可以选择来自定时器T1或者T2，并配置相应计数器。
2. 开启定时器。
3. 设置SCON的SM0、SM1、SM2选择串口0的工作模式。设置REN为1，使能UART0接收。
4. 可以设置串口中断或者查询RI和TI中断状态。
5. 读写SBUF实现串口数据收发，串口接收信号的允许波特率误差不大于2％。

UART1应用:

1. 设置SER1_LCR的位bLCR_DLAB为1，写UART1预分频寄存器SER1_DIV，根据波特率计算波特率除数，除数 = Fsys / 8 / SER1_DIV / 波特率，除数高低字节分别写入SER1_DLM和SER1_DLL。
2. 设置SER1_LCR，选择合适的串口数据格式，数据字节和奇偶校验模式等。
3. 可选设置SER1_IER，选择UART1中断状态触发。
4. 如果使用中断方式那么需要将SER1_MCR的位bMCR_OUT2置1，使能中断输出；否则需要主动查询中断状态位。
5. 读写SER1_FIFO实现串口数据收发，串口接收信号的允许波特率误差不大于2％。