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MB89P475是富士通公司生產的F2MC-8L MB89470單片機系列產品｡該產品具有豐富的軟､硬件資源和良好的EMC性能, 而且其程序空間(16k 8bits PROM)和數據空間(512 8bits RAM)大小適中,定時器資源和中斷資源豐富｡雙路UART/SIO接口的設置是該產品的一大特點｡在指令設計方面,利用該單片機可以直接進行16位數據的比較和算術運算｡MB89P475的高性價比和合理的資源配置,使其可以廣泛應用于家用電器控制和工業控制等應用領域｡此外,在多級數據通信控制系統的開發設計中,MB89P475也是一款不可多得的單片機產品｡ 1 MB89P475簡介 1.1 引腳功能 MB89P475(OTP型號)相應的掩膜(MASK)產品型號為MB89475,它具有兩種封裝形式,分別是48-pin Plastic SH-DIP和48-pin Plastic QFP封裝｡本文以SH-DIP封裝形式為例來介紹其引腳定義,圖1所示是該封裝的引腳排列圖,現將各引腳的功能說明如下: X0,X1:振蕩器輸入､輸出; MODE:模式設定引腳,使用時,該引腳通常直接接地; RST:復位腳,低電平復位; P00/AN0~P07/AN7:通用I/O口或A/D輸入口; P10~P13:通用I/O口或沿觸發中斷輸入口; P14~P17:通用I/O口或定時器輸入(EC)､輸出口(TO); P20~P22:通用I/O口或UART/SIO1的時鐘輸入､數據輸出和輸入口; P23:通用I/O口或PWC(脈寬測量)輸入口; P24:通用I/O口或PWM(脈寬調制)輸出口; P25~P27:通用I/O口或UART/SIO2的數據輸入､數據輸出､時鐘輸入口; P30*~P36*:大電流驅動輸出口,其中,P30/BUZ*可作蜂鳴器驅動口; P40~P41:在MB89P475(102)(單時鐘系統)中為通用輸入口,在MB89P475(202)(雙時鐘系統)中為副時鐘連接引腳; P42:通用輸入口; P50~P54:通用I/O口或電平觸發中斷輸入口(低電平中斷); C:接0.1μF電容到地; Vcc､Vss:電源(+5V)和接地(GND)引腳; Avcc､Avss:A/D電路的參考電源和地｡ 1.2 主要特點 MB89P475內含六個定時器,分別為:PWC(脈寬測量)定時器(可用作時間間隔定時器)､PWM(脈寬調制)定時器(可用作時間間隔定時器)､2個8/16bit 定時/計數器､一個21-bit時間基準定時器和一個Watch比例器｡此外,MB89P475還具有如下特點: ●帶有蜂鳴器驅動,可由程序選擇7種驅動信號頻率; ●可外部中斷,包括4個沿觸發中斷通道和5個電平觸發中斷通道; ●內含8通道10位A/D轉換器; ●內含UART/SIO 異步/同步數據接收/發射器; ●可低功耗工作,具有Stop模式､Sleep模式､副時鐘模式､Watch模式等多種工作模式; ●帶有Watchdog 定時復位功能; ●最大可用39路I/O口｡ 2 MB89P475的UART/SIO結構 MB89P475的最大特點就是內部集成了一個UART/SIO通用串行數據通信接口,可通過片內雙緩沖器實現全雙工雙向通信?同時?UART/SIO可編程配置為異步或同步通信模式;其內部波特率發生器既可以選擇14種不同的波特率?也可由外部時鐘設置波特率?其數據傳輸格式見表1所列｡該數據傳輸格式基于NRZ(不歸零)系統｡ 表1 UART/SIO數據格式 模 式 數據長度(Bit) 通信模式 停止位長度 無校驗 有校驗 0 7 8 異步 1bit或2bits 8 9 1 8 同步 -- MB89P475內含六個寄存器,分述如下: Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 MD PEN TDP SBL CL CLK2 CLK1 CLK0 (1) SMC11/21:模式控制寄存器1(地址:0026H/002BH,初始化值:00000000H)的格式如下: 其中,MD為通信模式控制位,該位為0為異步通信(UART),為1時同步通信(SIO); PEN為校驗控制位,該位為0表示無校驗,為1表示有校驗(由Bit5選擇奇､偶校驗); TDP為奇､偶校驗位,0為偶校驗,1為奇校驗; SBL是停止位長度控制位,0 為選擇1Bit停止位,1為選擇2 Bit停止位; CL為字符長度控制位,0 為選擇7 Bit數據長度,1為選擇8 Bit數據長度; CLK2~CLK0:通信時鐘選擇位,具體操作見表2所列｡ 表2 時鐘選擇 CLK2 CLK1 CLK0 選 擇 時 鐘 0 0 0 2個指令周期 0 0 1 8個指令周期 0 1 0 32個指令周期 0 1 1 波特率發生器控制 1 0 0 外部時鐘 (2)SMC12/22:模式控制寄存器2(地址:0027H/002CH,初始化值:00000000H)的格式如下: Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 RERC RXE TXE BRGE TXOE SCKE RIE TIE 其中,RERC:各接收標志清除位｡置0時,清除所有錯誤標志,置1無效; RXE:數據接收允許位,置0時禁止接收,置1時允許接收; TXE:數據發射允許位,置0時禁止發射,置1時允許發射; BRGE:波特率發生器啟動位,0為停止,1為啟動; TXOE:串行數據輸出允許位,置0時,P21/SO1､P26/SO2為通用I/O口,置1時,P21/SO1､P26/SO2為串行數據輸出口; SCKE:串行時鐘輸出允許位,置0時,P20/SCK1､P27/SCK2為通用I/O口或串行時鐘輸入口,置1時,P20/SCK1､P27/SCK2為串行時鐘輸出口; RIE:接收中斷允許位,置0時,接收中斷禁止,置1時,接收中斷允許; TIE:發射中斷允許位,置0時,發射中斷禁止,置1時,發射中斷允許｡ (3) SSD1/2:狀態與數據寄存器(地址:0028H/002DH,初始化值:00001---H),格式如下: Bit7 Bit6 Bit5 BIT4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 PRE OVE FER RDRF TDRE -- -- -- 其中,PRE:為校驗錯誤標志,0為無校驗錯誤,1為校驗錯誤; OVE:溢出錯誤標志,0為無溢出錯誤,1為溢出錯誤; FER:幀錯誤標志,0為無幀錯誤,1為幀錯誤; RDRF:接收數據寄存器滿標志,0為寄存器空,1為接收數據滿; TDRE:發射數據寄存器空標志,0為發射數據滿,1為寄存器空｡ 這里,SSD1/2是只讀寄存器｡若接收中斷允許(RIE=1),那么任何錯誤標志置“1”都將產生接收中斷｡因此,在程序中將RERC(SMC12/22中的Bit7)置“1”,可將各錯誤標志清零｡ (4)SRC1/2:波特率控制寄存器(地址:002AH/002FH,初始化值:xxxxxxxxH) 當SMC11/SMC21寄存器中的CLK2 ~ CLK0設為“011”時,由于選擇的是波特率發生器作為串行時鐘(異步通信方式使用),因此,只有在UART/SIO停止工作時,寫入SRC1/2的數據才有效｡此時,波特率計算方法如下(CLK2~CLK0設為“011”): 波特率=1/(16nTint) 式中,n為寫入SRC1/2的數值,Tint為指令周期,其值可通過對相關寄存器編程設定為4/fch､8/fch､16/fch､64/fch(其中fch為系統時鐘振蕩器頻率)｡ (5) SIDR1/2: 輸入數據寄存器(地址:0029H/002EH,初始化值:xxxxxxxxH) 該寄存器用于存放接收到的數據｡當數據接收完成時,RSRF位(SSD1/2中的Bit4)被置“1”,此時若接收中斷允許,將產生接收中斷請求｡讀出接收數據后,RSRF位自動清“0”｡ 系統檢測到接收中斷請求后,應檢查RSRF位是否為“1”,若為“0”,說明該中斷是由于接收錯誤產生的,SIDR1/2并未接收到數據,此時應在相應的程序中作相應處理｡ (6) SODR1/2:輸出數據寄存器(地址:0029H/002EH,初始化值:xxxxxxxxH) SODR1/2與SIDR1/2具有相同的地址｡發射允許時,將發射數據寫入該寄存器即可直接轉送到發射寄存器,并通過發射移位寄存器發送到串行數據輸出口(SO1/2)｡ 發射數據寫入SODR1/2寄存器時,發射數據標志位TDRE同時被清“0”,發射數據轉送到發射移位寄存器后,TDRE被置“1”,意味著SODR1/2寄存器可以寫入下一個發射數據,同時,若發射中斷允許,將產生發射中斷請求｡ 若將發射數據長度設為7 Bits,則數據的第7位(最高位)無效｡ 3 LSR300型集控系統的構成 圖2所示為LSR300型中央空調計算機集控系統的結構框圖,該系統采用RS-485總線結構方式,由計算機控制管理平臺､RS-232/RS-485轉換模塊､14個控制終端(包括通信板和主控系統,其控制終端數量可以根據實際要求增加或減少)組成｡其中計算機控制管理平臺主要用于數據通信､系統檢測､功能設定和控制以及查詢等管理工作｡ 系統中的RS-232/RS-485轉換模塊由MAX-IM公司生產的MAX491E､MAX232A組成,該模塊的電路連接如圖3所示｡ 通信板由MB89P475為核心組成,其結構如圖4所示｡圖中的RS-485接口由MAX491E完成,接收器處于常通狀態(RE接地),發射器的選通(DE端)由MB89P475的P2.7口控制(高電平選通)｡通信板主要完成以下功能: (1) 用撥碼開關實現各控制終端的地址編碼; (2) 機組的本地操作控制與顯示(包括本地查詢､設置和控制); (3) 分別與計算機和主控系統通信,實現主控系統與計算機之間的數據傳送｡其中,與計算機之間采用RS-485總線方式進行連接,而與主控系統之間則采用電流環方式連接; (4) 記憶機組的設定信息､故障信息和累計運行時間｡ 此外,系統中的主控系統也可采用LSR300中央空調單機組控制系統實現｡ 4 MB89P475的通信軟件設計 4.1 通信板與計算機通信 (1)通信協議 通信板與計算機的通信采用RS-485總線方式連接,通信過程由計算機主控,通信數據采用RS-232標準數據格式｡ 當通信板接收到正確的同步碼和地址碼時,表示該通信板可以與計算機通信｡此時可選擇MB89P475的UART/SIO2為UART(兩線異步)通信模式,通信數據格式定義為1位起始位,8位數據長度和1位停止位,無校驗位｡ (2)軟件設計 UART/SIO2相關寄存器初始化如下: MOV SCR2,#104 ;設定波特率=1200bps(系統時鐘Fch=8.000MHz) MOV SMC21,#00001011B ;選擇UART模式,1Bit停止位,8Bits數據長度,無校驗位 MOV SMC22,#01111010B ;允許接收中斷,禁止發射中斷,發射允許,接收允許 數據發射采用查詢方式進行,即發射子程序置于主程序循環中,可通過查詢發射數據寄存器空標志位TDRE決定是否寫入下一個發射數據｡發射子程序流程圖如圖5所示｡ 數據接收采用中斷方式進行｡程序進入接收中斷服務程序時,應首先根據接收數據滿標志位RDRF的狀態來判斷中斷請求是否是由于接收錯誤產生的(產生中斷時,接收數據滿標志位RDRF=0),然后由判斷結果決定是接收數據還是進行出錯處理｡中斷服務程序的流程圖如圖6所示｡ 4.2 通信板與主控系統通信 (1)通信協議 通信板與主控系統的通信采用電流環方式實現,這樣可以增強通信的可靠性｡通信過程由通信板主控,通信數據采用RS-232標準數據格式｡ 可選擇MB89P475的UART/SIO1為UART(兩線異步)通信模式,通信數據格式定義為1位起始位,8位數據長度和1位停止位,無校驗位｡ (2)軟件設計 相關寄存器初始化如下: MOV SCR1,#52 ;設定波特率=2400bps(系統時鐘Fch=8.000MHz) MOV SMC11,#00001011B ;選擇UART模式,1Bit停止位,8Bits數據長度,無校驗位 MOV SMC12,#01111010B ;允許接收中斷,禁止發射中斷,發射允許,接收允許 具體的編程方法與通信板和計算機的通信編程方法相同｡ 5 結語 雖然MB89P475的雙路UART/SIO結構具有靈活､安全的特點,但合理的程序設計也至關重要｡在LSR300中央空調計算機集控系統中,以MB89P475為核心設計的通信板,充分合理地利用了MB89P475的雙路UART/SIO資源｡它可以作為各控制終端與計算機交換數據的樞紐,同時還避免了主控系統的重復開發｡目前該系統已投入使用,其方便､靈活的操作模式和安全可靠的運行已得到了用戶的肯定｡ |
