8051 Serial 통신 Mode 0 : 동기 통신 Mode 1,2,3 : 비동기 통신 dolicom@naver.com http://blog.naver.com/dolicom

통신 시 동시에 보내는 데이터 비트수 패럴럴 통신 (Parallel) 두 지점 간 데이터 시 데이터 연결 수가 많다. 8비트를 많이 사용 LPT(Printer), SCSI(HDD), ATAPI(HDD) 데이터의 비트수가 많아 여러 선이 필요하므로 원거리 통신에 불리 시리얼이 고속 통신이 가능하여 사용이 주는 추세 시리얼 통신 (Serial) 동시에 보내는 데이터 수는 하나 패럴럴에 비해 원거리 전송에 유리 현재는 고속으로 전송으로 거리 제한(SATA, USB) 패럴럴에 비해 저속이었으나 현재 고속이 가능 UART, SPI, I2C, USB, SATA(HDD), Serial-SCSI

시리얼통신 데이터 사이 분리 방식 동기식 통신 비동기식 통신 전송 후 데이터 사이 구별을 데이터 클럭 사용 별도의 데이터 클럭 신호 필요 비교적 고속 전송, 가까운 거리 - 칩간 통신 SPI, I2C 비동기식 통신 전송 후 데이터 사이를 수신 쪽에서 구별 별도의 데이터 클럭이 필요 없음 비교적 저속 전송 속도, 원거리 장치간 통신 ( PC – PC, PC - 전자 장치)

UART (RS-232C) 두 지점 간 비동기 시리얼 통신 CPU의 초기부터 사용 데이터 수 5,6,7,8로 설정 가능 에러 탐색을 위한 EVEN/ODD parity 사용 비교적 간단한 통신 방식, 속도 낮음, 원거리 BAUD RATE (BPS와 비슷함) 전송 라인은 디지털 전압보다 높음 – 원거리 전송 Mark (1) : -3 ~ -12 V SPACE (0) : +3 ~ +12V 높은 전압 필요

SPI Serial Peripheral Interface

I2C SCL이 1일 때 SDA가 1에서 0으로 변하면 송신 시작 수신 측에서 데이터 수신여부 확인하기 위해 송신 측에서는 1로 하고 수신 측에서 ACK 신호를 출력 한다. SCL이 1일 때 SDA가 1에서 0으로 변하면 송신 시작

RS-232C 타이밍 차트 5,6,7,8 비트 EVEN,ODD 1, 1.5 비트 0x58 전송 예

윈도우 설정

RS-232C의 전압 특성 TX UART 모듈 RX MAX232 : 5V <-> -10~+10V CPU MARK : -3 ~-12 V SPACE : +3 ~ +12V TX UART 모듈 RX 커넥터 DS9 MAX232 : 5V <-> -10~+10V MAX3232: 3.3V <-> -10~+10V 자체 전원 변환 회로 추가 되어 별도의 파워 전환 필요 없음 CPU

USART 신호 Signal Origin DB-25 DE-9 (TIA-574) EIA/TIA 561 Yost Name Abbrevation DTE DCE Common Ground G 7 5 4 4,5 Protective Ground PG 1 - Transmitted Data TxD ● 2 3 6 Received Data RxD Data Terminal Ready DTR 20 Data Set Ready DSR Request To Send RTS 8 Clear To Send CTS Carrier Detect DCD Ring Indicator RI 22 9

모뎀 제어 신호 모뎀은 우선 전화등을 이용 통신 채널을 열어야 하기 때문에 바로 옆에 있는 컴퓨터 처럼 사용할 수 없다. 따라서 모뎀이 통신채널을 열었는지 확인할 필요가 있다. 모뎀 제어 신호

clock Serial 관련 레지스터

TMOD 레지스터 GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 Timer 1 Timer 0 7 6 5 4 3 2 1 0 GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 Timer 1 Timer 0 GATE : 외부 인터럽트 핀(INT1, INT0)을 이용해서, 타이머를 정지/동작을 제어 한다. 1. GATE=1, TR0=1 : INT0=1 – 타이머0 동작, INT0 – 정지 GATE=1, TR1=1 : INT1=1 – 타이머1 동작, INT1 – 정지 2. GATE=0 : INT0,INT1 핀을 사용하지 않으며, TCON내의 TR0, TR1에 따라 동작/정지 된다. C/T (Counter/Timer selector) : 카운터/타이머 모드를 결정 1. C/T=1 : 카운터 모드 – 입력 핀 T0, T1에서 들어오는 펄스를 센다. C/T=0 : 타이머 모드 – 시스템 클럭/12을 센다. M1:M0 : 동작 모드 설정 4가지 모드

TCON 레지스터 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 Timer 1 Timer0 Interrupt 7 6 5 4 3 2 1 0 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 Timer 1 Timer0 Interrupt TR1/TR0 : 타이머/카운터 동작/정지 제어 한다. TR0=1 : 타이머/카운터 0 동작 TR0=0 : 타이머/카운터 0 정지 TF1/TF0 : 타이머/카운터 오버플로 플래그 TF0 : 타이머/카운터 0의 카운터 레지스터(TH1, TH0)가 오버플로가 되면 셋된다. *이 때 다음과 같이 인터럽트 처리 된다.. - 인터럽트 인에이블되어 있고 - 인터럽트 요청하게 되면 - 인터럽트 처리가 끝나면 자동으로 클리어 된다

T2CON 레지스터 0xC8 TF2 EXF2 RCLK TCLK EXEN2 TR2 CP/T2 CP/RL2 7 6 5 4 3 2 1 0 TF2 EXF2 RCLK TCLK EXEN2 TR2 CP/T2 CP/RL2 TF2 : Overflow가 되면 1로 되고 SW로 지움. RCLK/TCLK=1이면 동작 안함. EXF2 : Capture/Reload일 때, T2EX가 오면 1로 됨. EXEN2=1일 때 동작. - 인터럽트 요청 EXF2=1이면 Timer2 Vector로 처리-인터럽트 루틴 실행. - DCEN=1로 Up/Down Counter Mode에서 동작 안함. RCLK : Serial Mode1/3에서 Receive clock으로 사용. TCLK : Serial Mode1/3에서 Transmit clock으로 사용. EXEN2 : Timer2 External 동작. TR2 : Timer2의 동작 시작/멈춤 설정. CP/T2 : Timer / Counter(외부 입력 사용) 설정. CP/RL2 : Capture/Reload 선택.

Timer2의 동작 모드 – T2CON TR2 TCLK/RCLK CP/RL2 T2OE 모드 1 16비트 Auto-Reload 모드 16비트 Capture 모드 x 16비트 Baud Rate 발생 모드 1(C/T=0) 16비트 Programmable Clock-Out모드 타이머2 동작 OFF

SCON 레지스터 - 1 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI RI : 수신완료 및 인터럽트 요청플래그 7 6 5 4 3 2 1 0 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI RI : 수신완료 및 인터럽트 요청플래그 0-수신없음, 1-수신완료 TI : 송신완료 및 인터럽트 요청플래그 0-송신없음 또는 송신중, 1-수신완료 RB8 : Mode 2,3시 수신 9번째 데이터 비트 TB8 : Mode 2,3시 송신 할, 9번째 데이터 비트 REN : 수신가능 제어비트 0-수신 불가, 1-수신가능

SCON 레지스터 - 2 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI SM : 시리얼의 동작 상태 정의 7 6 5 4 3 2 1 0 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI SM : 시리얼의 동작 상태 정의 Mode : SM0 SM1 동작 Baud Rate (속도) 0 00 Shift Register fosc/12 1 01 8비트 UART 변화 2 10 9비트 UART fosc/12 또는 fosc/32 3 11 9비트 UART 변화 SM2 : 모드2,3에서 멀티통신 관련 비트 0 - 싱글 통신 기능으로 동작함. 1 - 수신데이터 비트(RB8)가 1인 경우만 RI 비트를 세트시켜 8051 코어로 하여금 수신을 가능하도록 함. 즉, 데이터 수신이 가능함.

SMOD – PCON 레지스터 SMOD - - - GP1 GP0 *PD *ILD SMOD : 시리얼 클럭 타이머 0 사용할 때 7 6 5 4 3 2 1 0 SMOD - - - GP1 GP0 *PD *ILD SMOD : 시리얼 클럭 타이머 0 사용할 때 시리얼포트의 기준클록 입력소스인 타이머0의 출력 펄스와 2분주된 시스템 클록을 다시 2분주할 것인지 선택하는 비트 0 – 타이머1 클럭 / 2 : 2분주 함 1 – 타이머1의 그대로 사용 GP1 : 보통목적(General Purpose) 플래그 비트 GP0 : 보통목적(General Purpose) 플래그 비트

clock Serial 클럭 발생 타이머

비동기 수신 인식 – HW로 처리 데이터 신호가 MARK에서 SPACE로 가면 수신 시작 전송하는 한 비트에 16/64개의 사이클을 사용하여 수신 시작 MARK에서 0으로 바뀌는 순간 부터 16 사이클 마다 비트를 분리 데이터 비트 사이를 이 클럭을 사용하여 시간을 구별 16개의 주기가 끝나면 무조건 다음 데이터로 인식

타이머를 사용한 UART 클럭 발생 XTAL oscillator ÷ 2 ÷ 12 RX/TX CLOCK Timer 1/2

타이머을 사용한 클럭 발생 구조 T1 pin T2 pin ÷ 12 ÷ 2 TR1 ÷ 2 ÷ 16 TR2 ÷ 16 TL1 C/T = 0 TL1 8bits TM1 Overflow C/T = 1 1 ÷ 12 OSC T1 pin ÷ 2 ÷ 2 TR1 “0” “1” TH1 SMOD C/T = 0 “0” TL2 8bits TH2 8bits “1” T2 pin RCLK C/T = 1 RX CLOCK ÷ 16 1 “1” “0” TR2 RELOAD TCLK TX CLOCK ÷ 16 RCAP2L RCAP2H

Serial Mode1,3-Timer1 Mode2 SCON:SM1=1 Serial Mode1,3-Timer1 Mode2 PMOD[2]:C/T=0 PMOD[1:0]:M1M0=10 PCON C/T = 0 TL1 8bits TM1 Overflow C/T = 1 1 ÷ 12 T1 pin OSC ÷ 2 RELOAD PCON:SMOD ÷ 2 TCON:TR1 “0” “1” TH1 SMOD T2CON:RCLK=0 C/T = 0 “0” TL2 8bits TH2 8bits “1” RCLK C/T = 1 T2 pin RX CLOCK ÷ 16 “1” “0” TR2 RELOAD TCLK TX CLOCK ÷ 16 RCAP2L RCAP2H T2CON:TCLK=0

Serial Mode1,3-Timer2 BaudRate C/T = 0 TM1 Overflow TL1 8bits C/T = 1 ÷ 12 OSC T1 pin ÷ 2 TR1 ÷ 2 “0” “1” TH1 SMOD PMOD[6]:C/T=0 T2CON:RCLK/TCLK=1 T2CON:RCLK=1 C/T = 0 “0” TL2 8bits TH2 8bits “1” T2 pin RCLK C/T = 1 1 RX CLOCK ÷ 16 TCON:TR2 “1” “0” RELOAD TCLK TX CLOCK ÷ 16 RCAP2L RCAP2H T2CON:TCLK=1

Baud Rate 설정 fosc Mode0 Max: 1MHZ 12MHz X Mode2 Max: 375K 1 Saud Rate fosc SMOD C/T Mode Reload Value Mode0 Max: 1MHZ 12MHz X Mode2 Max: 375K 1 Modes1,3: 62500 2 FFH 19200 11.059MHz FDH 9600 4800 FAH 2400 F4H 1200 E8H 137.5 1DH 110 6MHz 72H

Serial 전송 모드 모드 0 데이터의 시간 위치를 알리는 동기식. RxD : Data In/Out으로 사용 TxD : 데이터 클럭으로 사용 모드1 비동기 방식 – 데이터 만 사용(8bit) - UART 에러 체크를 위한 Parity가 없다. 모드2/3 비동기 방식 – 데이터(8bit)+특수 1비트 – UART SCON레지스터의 TB8/RB8비트를 CPU에서 설정 에러 체크를 위한 parity는 8051의 P을 TB8에 전송

통신모드0–동기전송 (SPI와 유사) SBUF에 송신 데이터 쓰기 Transmit SCOC에 쓰기(RI 지워짐) Receive

통신모드 1 – 비동기 전송 Parity 불가능 Transmit Receive SBUF에 송신 데이터 쓰기 SCOC에 쓰기(RI 지워짐) Receive

통신모드 2, 3(가변속도만 다름) Transmit Receive

Program Serial 프로그램

UART #include <reg8051.h> #include <stdio.h> // file : uart.h #ifndef _UART_H #define _UART_H void Init_SerialTm(void) ; // Serial & Timer 초기화 void putchar(char ch); #endif UART #include <reg8051.h> void putchar(char ch) { while (!TI); //시리얼 버퍼 SBUF가 비어질 때까지 대기 SBUF = ch; TI =0; } //////////////////////////////////////////////////////// // Serial & Timer 초기화 void Init_SerialTm(void) TMOD = 0x20; // 타이머1 : 모드2, 내부클럭사용 PCON = 0x00; // 만약에 19200보레이트인경우 SMOD =1 TH1 = 0xfd; // 9600 보레이트로 사용 SCON = 0x50; // 시리얼통신모드1 사용 SBUF = 0; // 초기값을 0설정(쓰레기값 방지) TR1 = 1; // Timer1 run #include <stdio.h> #include “uart.h” void main(void) { BYTE i,c; Init_SerialTm(); putchar(‘*’); // 초기화 while(1) { putchar(‘.’); //데이터송신 delay(2); P1= c; // Port1 출력 } void delay(int p) int i,j; for(j=0;j<p;j++) for(i=0;i<1000;i++);

UART #include <stdio.h> #include “uart.h” void main(void) { #ifndef _UART_H #define _UART_H void Init_SerialTm(void) ; // Serial & Timer 초기화 void putchar(char ch); BYTE getchar(); #endif UART #include <reg8051.h> typedef unsigned char BYTE; void Init_SerialTm(void) // Serial & Timer 초기화 { TMOD = 0x20; // 타이머1 : 모드2, 내부클럭사용 PCON = 0x00; // 만약에 19200보레이트인경우 SMOD =1 TH1 = 0xfd; // 9600 보레이트로 사용 SCON = 0x50; // 시리얼통신모드1 사용 SBUF = 0; // 초기값을 0설정(쓰레기값 방지) TR1 = 1; // Timer1 run } void putchar(char c) while (!TI); //시리얼 버퍼 SBUF가 비어질 때까지 대기 SBUF = c; TI =0; BYTE getchar() BYTE ch; while(!RI); // 수신 버퍼 ch = SBUF; RI=0; return ch; #include <stdio.h> #include “uart.h” void main(void) { BYTE ch, cnt; Init_SerialTm(); putchar(‘*’); // 초기화 while(1) { ch= getchar(); // 데이터 수신 cnt++; // 수신 데이터 1증가 P1 = cnt; // LED에 데이터 표시 putchar(ch); // 데이터 송신 } void delay(int p) int i,j; for(j=0;j<p;j++) for(i=0;i<1000;i++);

UART #include <reg8051.h> #ifndef _UART_H #include “uart.h” BYTE g_uCh; // UART 수신 문자 BYTE g_RxFlag; // 수신이 되었는지를 나타냄 unsigned int g_tmCount; // Timer0 인터럽트에 의해 1 증가 void main(void) { BYTE cnt; Init_SerialTm(); g_tmCount = 0; cnt = 0; putchar(‘*’); // 초기화 TR0 = 1; // 타이머0 실행 ET0 = 1; // 타이머0인터럽트 인에이블( enable) EA = 1; while(1) { if (g_RxFlag) { putchar(g_uCh); //데이터송신 g_RxFlag = 0; } if (g_tmCount & 0xFF00) { P1= cnt++; // Port1 출력 // 타이머 0 오버풀로워( Overflow) void intrTm0(void) interrupt 1 TR0 = 0; // 타이머0 정지 TH0 = 0xf7; // 인터럽트 기간을 2ms ? 2170 TL0 = 0x86; //11.0592M/12=0.9216us-RELOAD g_tmCount ++; TR0 = 1; // 타이머0을 다시 시작 #ifndef _UART_H #define _UART_H void Init_SerialTm(void) ; // Serial & Timer 초기화 void putchar(char ch); #endif UART #include <reg8051.h> void Init_SerialTm(void) // Serial & Timer 초기화 { TMOD = 0x21; // 타이머1 : 모드2, 내부클럭사용 // 타이머0 : mode 1, 내부 클럭사용 PCON = 0x00; // 만약에 19200보레이트인경우 SMOD =1 TH1 = 0xfd; // 9600 보레이트로 사용 SCON = 0x50; // 시리얼통신모드1 사용 SBUF = 0; // 초기값을 0설정(쓰레기값 방지) TR1 = 1; // Timer1 run } void putchar(char ch) while (!TI); //시리얼 버퍼 SBUF가 비어질 때까지 대기 SBUF = ch; TI =0; // 시리얼 포트의 인터럽트 벡터 void RxUart(void) interrupt 4 BYTE ch; EA = 0; // 모든 인터럽트 디스인에이블(disable) if (RI) { g_uCh = SBUF; RI = 0; SBUF = g_uCh; EA = 1; //모든 인터럽트 인에이블(enable)

void Init_Uart(void) {                                                                            SCON  = 0x40;   // mode 1, 8-bit UART, disable rcvr    TMOD  = 0x20;  // timer 1, mode 2, 8-bit reload         PCON  &= 0x7f; // SMOD = 0    TH1   = 0xfd;     // reload value for 19,200 baud    TR1   = 1;         // timer 1 run    TI    = 1;           // set TI to send first char of UART  } #include <stdio.h> void main(void) {     unsigned int cnt; Init_Uart();         printf(“Hello\n”);         putchar(‘O’); putchar(‘K’); putchar(‘\n’);   cnt = 0;         while(1) { if (! (cnt & 0x0FFF))             printf("%d ", cnt); cnt++;         } }

TX Interrupt 예 #include <stdio.h> #include “uart.h” int g_suCnt; #include <reg8051.h> void Init_SerialTm(void) // Serial & Timer 초기화 { TMOD = 0x20; // 타이머1 : 모드2 PCON = 0x80; // 19200인경우 SMOD =1 TH1 = 0xfd; // 19200 SCON = 0x52; // 시리얼통신모드1 사용 SBUF = 0; // 초기값을 0설정(쓰레기값 방지) ES = 1; // IE – ES:SerialPorfinterruptenablebit TR1 = 1; // Timer1 run } void putchar(char ch) while (!TI); //시리얼 버퍼 SBUF가 비어질 때까지 대기 SBUF = ch; TI =0; // 시리얼 포트의 인터럽트 벡터 void Uart_ISR(void) interrupt 4 BYTE ch; SBUF = buffer[g_suCnt]; delay(50); TI = 0; if (buffer[g_suCnt +] =='₩0') g_suCnt = 0; #include <stdio.h> #include “uart.h” int g_suCnt; char buffer[] = “8051 serial₩r₩n"; void main(void) { BYTE i,c; Init_SerialTm(); EA = 1; putchar(‘*’); // 초기화 while(1) { putchar(‘.’); //데이터송신 delay(2); P1= c; // Port1 출력 } void delay(unsigned int k) // delay function while (k--) ;