MB89P475的UART/SIO结构与应用
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增大字体摘要：MB89P475是富士通公司生产的八位单片机。该单片机具有丰富的软、硬件资源和良好的EMC性能，可广泛应用于家电控制等产品中。该器件内含两路UART/SIO接口，非常适用于计算机集中控制和管理的多级通信控制系统中。文中介绍了该单片机的特点和UART/SIO结构，给出了MB89P475在LSP300型中央空调的计算机集控系统中的设计应用方法。
关键词：MB89P475；单片机；中央空调；计算机集控系统
ＭＢ８９Ｐ４７５是富士通公司生产的Ｆ２ＭＣ－８Ｌ ＭＢ８９４７０单片机系列产品。该产品具有丰富的软、硬件资源和良好的ＥＭＣ性能，
javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>而且其程序空间（１６ｋ×８ｂｉｔｓ ＰＲＯＭ）和数据空间（５１２×８ｂｉｔｓ ＲＡＭ）大小适中,定时器资源和中断资源丰富。双路ＵＡＲＴ／ＳＩＯ接口的设置是该产品的一大特点。在指令设计方面，利用该单片机可以直接进行１６位数据的比较和算术运算。ＭＢ８９Ｐ４７５的高性价比和合理的资源配置，使其可以广泛应用于家用电器控制和工业控制等应用领域。此外，在多级数据通信控制系统的开发设计中，ＭＢ８９Ｐ４７５也是一款不可多得的单片机产品。
１ ＭＢ８９Ｐ４７５简介
１．１ 引脚功能
ＭＢ８９Ｐ４７５（ＯＴＰ型号）相应的掩膜（ＭＡＳＫ）产品型号为ＭＢ８９４７５，它具有两种封装形式，分别是４８－ｐｉｎ Ｐｌａｓｔｉｃ ＳＨ－ＤＩＰ和４８－ｐｉｎ Ｐｌａｓｔｉｃ ＱＦＰ封装。本文以ＳＨ－ＤＩＰ封装形式为例来介绍其引脚定义，图１所示是该封装的引脚排列图，现将各引脚的功能说明如下：
Ｘ０，Ｘ１：振荡器输入、输出；
ＭＯＤＥ：模式设定引脚，使用时，该引脚通常直接接地；
ＲＳＴ：复位脚，低电平复位；
Ｐ００／ＡＮ０～Ｐ０７／ＡＮ７：通用Ｉ／Ｏ口或Ａ／Ｄ输入口；
Ｐ１０～Ｐ１３：通用Ｉ／Ｏ口或沿触发中断输入口；
Ｐ１４～Ｐ１７：通用Ｉ／Ｏ口或定时器输入（ＥＣ）、输出口（ＴＯ）；
Ｐ２０～Ｐ２２：通用Ｉ／Ｏ口或ＵＡＲＴ／ＳＩＯ１的时钟输入、数据输出和输入口；
Ｐ２３：通用Ｉ／Ｏ口或ＰＷＣ（脉宽测量）输入口；
Ｐ２４：通用Ｉ／Ｏ口或ＰＷＭ（脉宽调制）输出口；
Ｐ２５～Ｐ２７：通用Ｉ／Ｏ口或ＵＡＲＴ／ＳＩＯ２的数据输入、数据输出、时钟输入口；
Ｐ３０＊～Ｐ３６＊：大电流驱动输出口，其中，Ｐ３０／ＢＵＺ＊可作蜂鸣器驱动口；
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Ｐ４０～Ｐ４１：在ＭＢ８９Ｐ４７５（１０２）（单时钟系统）中为通用输入口，在ＭＢ８９Ｐ４７５（２０２）（双时钟系统）中为副时钟连接引脚；
Ｐ４２：通用输入口；
Ｐ５０～Ｐ５４：通用Ｉ／Ｏ口或电平触发中断输入口（低电平中断）；
Ｃ：接０．１μＦ电容到地；
Ｖｃｃ、Ｖｓｓ：电源（＋５Ｖ）和接地（ＧＮＤ）引脚；
Ａｖｃｃ、Ａｖｓｓ：Ａ／Ｄ电路的参考电源和地。
１．２ 主要特点
ＭＢ８９Ｐ４７５内含六个定时器，分别为：ＰＷＣ（脉宽测量）定时器（可用作时间间隔定时器）、ＰＷＭ（脉宽调制）定时器（可用作时间间隔定时器）、２个８／１６ｂｉｔ 定时／计数器、一个２１－ｂｉｔ时间基准定时器和一个Ｗａｔｃｈ比例器。此外，ＭＢ８９Ｐ４７５还具有如下特点：
●带有蜂鸣器驱动，可由程序选择７种驱动信号频率；
●可外部中断，包括４个沿触发中断通道和５个电平触发中断通道；
●内含８通道１０位Ａ／Ｄ转换器；
图3
●内含ＵＡＲＴ／ＳＩＯ 异步／同步数据接收／发射器；
●可低功耗工作，具有Ｓｔｏｐ模式、Ｓｌｅｅｐ模式、副时钟模式、Ｗａｔｃｈ模式等多种工作模式；
●带有Ｗａｔｃｈｄｏｇ 定时复位功能；
●最大可用３９路Ｉ／Ｏ口。
２ ＭＢ８９Ｐ４７５的ＵＡＲＴ／ＳＩＯ结构
ＭＢ８９Ｐ４７５的最大特点就是内部集成了一个ＵＡＲＴ／ＳＩＯ通用串行数据通信接口，可通过片内双缓冲器实现全双工双向通信同时ＵＡＲＴ／ＳＩＯ可编程配置为异步或同步通信模式；其内部波特率发生器既可以选择１４种不同的波特率也可由外部时钟设置波特率其数据传输格式见表１所列。该数据传输格式基于ＮＲＺ（不归零）系统。
表1 UART/SIO数据格式
| 模 式 | 数据长度（Bit） | 通信模式 | 停止位长度 | |
| 无校验 | 有校验 | |||
| 0 | 7 | 8 | 异步 | 1bit或2bits |
| 8 | 9 | |||
| 1 | 8 | 同步 | -- | |
ＭＢ８９Ｐ４７５内含六个寄存器，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为通信模式控制位，该位为０为异步通信（ＵＡＲＴ），为１时同步通信（ＳＩＯ）；
ＰＥＮ为校验控制位，该位为０表示无校验，为１表示有校验（由Ｂｉｔ５选择奇、偶校验）；
ＴＤＰ为奇、偶校验位，０为偶校验，１为奇校验；
ＳＢＬ是停止位长度控制位，０ 为选择１Ｂｉｔ停止位，１为选择２ Ｂｉｔ停止位；
ＣＬ为字符长度控制位，０ 为选择７ Ｂｉｔ数据长度，１为选择８ Ｂｉｔ数据长度；
ＣＬＫ２～ＣＬＫ０：通信时钟选择位，具体操作见表２所列。
表2 时钟选择
| CLK2 | CLK1 | CLK0 | 选 择 时 钟 |
| 0 | 0 | 0 | 2个指令周期 |
| 0 | 0 | 1 | 8个指令周期 |
| 0 | 1 | 0 | 32个指令周期 |
| 0 | 1 | 1 | 波特率发生器控制 |
| 1 | 0 | 0 | 外部时钟 |
（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：各接收标志清除位。置０时，清除所有错误标志，置１无效；
ＲＸＥ：数据接收允许位，置０时禁止接收，置１时允许接收；
ＴＸＥ：数据发射允许位，置０时禁止发射，置１时允许发射；
ＢＲＧＥ：波特率发生器启动位，０为停止，１为启动；
ＴＸＯＥ：串行数据输出允许位，置０时，Ｐ２１／ＳＯ１、Ｐ２６／ＳＯ２为通用Ｉ／Ｏ口，置１时，Ｐ２１／ＳＯ１、Ｐ２６／ＳＯ２为串行数据输出口；
ＳＣＫＥ：串行时钟输出允许位，置０时，Ｐ２０／ＳＣＫ１、Ｐ２７／ＳＣＫ２为通用Ｉ／Ｏ口或串行时钟输入口，置１时，Ｐ２０／ＳＣＫ１、Ｐ２７／ＳＣＫ２为串行时钟输出口；
ＲＩＥ：接收中断允许位，置０时，接收中断禁止，置１时，接收中断允许；
ＴＩＥ：发射中断允许位，置０时，发射中断禁止，置１时，发射中断允许。
（３） ＳＳＤ１／２：状态与数据寄存器（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：为校验错误标志，０为无校验错误，１为校验错误；
ＯＶＥ：溢出错误标志，０为无溢出错误，１为溢出错误；
ＦＥＲ：帧错误标志，０为无帧错误，１为帧错误；
ＲＤＲＦ：接收数据寄存器满标志，０为寄存器空，１为接收数据满；
ＴＤＲＥ：发射数据寄存器空标志，０为发射数据满，１为寄存器空。
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这里，ＳＳＤ１／２是只读寄存器。若接收中断允许（ＲＩＥ＝１），那么任何错误标志置“１”都将产生接收中断。因此，在程序中将ＲＥＲＣ（ＳＭＣ１２／２２中的Ｂｉｔ７）置“１”，可将各错误标志清零。
（４）ＳＲＣ１／２：波特率控制寄存器（地址：００２ＡＨ／００２ＦＨ，初始化值：ｘｘｘｘｘｘｘｘＨ）
当ＳＭＣ１１／ＳＭＣ２１寄存器中的ＣＬＫ２ ～ ＣＬＫ０设为“０１１”时，由于选择的是波特率发生器作为串行时钟（异步通信方式使用），因此，只有在ＵＡＲＴ／ＳＩＯ停止工作时，写入ＳＲＣ１／２的数据才有效。此时，波特率计算方法如下（ＣＬＫ２～ＣＬＫ０设为“０１１”）：
波特率＝１／（１６ｎＴｉｎｔ）
式中，ｎ为写入ＳＲＣ１／２的数值，Ｔｉｎｔ为指令周期，其值可通过对相关寄存器编程设定为４／ｆｃｈ、８／ｆｃｈ、１６／ｆｃｈ、６４／ｆｃｈ（其中ｆｃｈ为系统时钟振荡器频率）。
（５） ＳＩＤＲ１／２： 输入数据寄存器（地址：００２９Ｈ／００２ＥＨ，初始化值：ｘｘｘｘｘｘｘｘＨ）
该寄存器用于存放接收到的数据。当数据接收完成时，ＲＳＲＦ位（ＳＳＤ１／２中的Ｂｉｔ４）被置“１”，此时若接收中断允许，将产生接收中断请求。读出接收数据后，ＲＳＲＦ位自动清“０”。
系统检测到接收中断请求后，应检查ＲＳＲＦ位是否为“１”，若为“０”，说明该中断是由于接收错误产生的，ＳＩＤＲ１／２并未接收到数据，此时应在相应的程序中作相应处理。
（６） ＳＯＤＲ１／２：输出数据寄存器（地址：００２９Ｈ／００２ＥＨ，初始化值：ｘｘｘｘｘｘｘｘＨ）
ＳＯＤＲ１／２与ＳＩＤＲ１／２具有相同的地址。发射允许时，将发射数据写入该寄存器即可直接转送到发射寄存器，并通过发射移位寄存器发送到串行数据输出口（ＳＯ１／２）。
图5
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作者：佚名
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