PIC-микроконтроллеры. Все, что вам необходимо знать

Реальные приемопередатчики UART являются более сложными устройствами, позволяющими, например, передавать данные различной разрядности, а также обеспечивающие обнаружение различных ошибок. При этом, разумеется, усложняется структура соответствующих регистров управления и состояния. Тем не менее в основе модуля последовательного коммуникационного интерфейса (SCI), реализованного в микроконтроллерах PIC и более известного под названием USART (Universal Synchronous-Asynchronous Receiver Transmitter — универсальный синхронно-асинхронный приемопередатчик) (см. Рис. 12.22), лежит все та же архитектура UART. Этот модуль поддерживает два вида последовательного обмена: описанный выше асинхронный, осуществляемый при сброшенном бите SYNC регистра TXSTA[4] (состояние по умолчанию после сброса), и синхронный (SYNC = 1), при котором старт- и стоп-биты не используются. В последнем случае под линию тактового сигнала задействуется дополнительный вывод RC6/CK — выход при передаче данных и вход при приеме. Вывод RC7/DT используется в качестве линии ввода/вывода данных. При работе в синхронном режиме данные могут посылаться либо побайтно, либо сплошным потоком. Именно из-за возможности работать в синхронном режиме этот модуль и называется USART, а не UART. Сейчас мы все свое внимание уделим асинхронному режиму, поэтому на Рис. 12.22, где показан формат обоих регистров состояния, обозначены только биты, соответствующие этому режиму работы.

Рис. 12.22.Модуль синхронного последовательного интерфейса SCI, сконфигурированный для работы в асинхронном режиме.

Основными элементами модуля USART являются сдвиговые регистры приема и передачи, а также связанные с ними буферные регистры и регистры состояния, Для разрешения работы всего модуля USART необходимо установить бит SPEN регистра состояния приемника RCSTA (RCSTA[7]) в 1. Оба вывода RC6 и RC7, использующиеся соответственно для передачи и приема данных, должны быть сконфигурированы как входы[162].

Передача

Работа передатчика разрешается установкой бита TXEN регистра состояния передатчика TXSTA (TXSTA[5]). Для передачи слова данных необходимо записать его в регистр передатчика TXREG, откуда он будет перегружен в сдвиговый регистр и побитно передан с вывода ТХ. Если требуется работать с 9-битными данными, то битТХ9 (TXSTA[6]) должен быть установлен в 1, а девятый бит данных необходимо записать в 0-й бит того же регистра перед загрузкой младших восьми битов в регистр TXREG. Если сдвиговый регистр передачи не пуст, т. е. передача предыдущего слова еще не закончена, то новое значение останется в буфере TXREG и будет перегружено в сдвиговый регистр только после завершения передачи.

Первый бит регистра состояния TXSTA отображает состояние сдвигового регистра передатчика, тогда как флаг прерывания TXIF, расположенный в регистре PIR1, автоматически устанавливается в 1 при опустошении буфера TXREG (при его готовности к загрузке новых данных). Если это прерывание требуется в программе, необходимо установить соответствующий бит маски TXIE регистра PIE1 (PIE1 [4]); см Рис. 7.5 на стр. 223. Флаг ТХIF автоматически сбрасывается при записи в регистр TXREG, поэтому нет необходимости вручную обнулять его в процедуре опроса или в обработчике прерывания.

Прием

После обнаружения на выводе RX старт-бита последующие восемь или девять битов задвигаются в сдвиговый регистр приемника, откуда после завершения приема перегружаются в 2-уровневый буферный регистр RCREG, независимо от того, что в этот момент происходит в секции передатчика. Причем принятые данные сохраняются в регистре верхнего уровня, а содержимое последнего автоматически перегружается в регистр нижнего уровня при условии, что в нем отсутствуют данные, ожидающие считывания. При появлении в этом регистре данных устанавливается флаг прерывания от приемника RCIF, который может использоваться для генерации прерывания при установленном бите маски RCIE регистра PIE1 (а также установленных битах GIE и PEIE). При чтении регистра флаг RCIF автоматически сбрасывается. Если при этом в регистре верхнего уровня находились очередные данные, они перегружаются в регистр младшего уровня, и флаг RCIF устанавливается снова.

Если в момент приема очередного слова данных 2-уровневый буфер приемника окажется полон, то устанавливается флаг ошибки переполнения OERR (RCSTA[1]), а принятое значение теряется. При этом оба слова, находящиеся в буфере, по-прежнему доступны для чтения. Однако для сброса флага OERR необходимо сбросить логику приемника, сбросив бит CREN (RCSTA[4]), а затем установив его снова.