제5장. 시리얼(Serial) 포트

1. 시리얼 포트

ㅇ Serial 통신은 하나의 신호선을 사용해서 데이터를 비트 단위로 보내는 방식

  “예” 8비트 UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)

ㅇ Serial 통신 interface 통신 규격(RS-232C, RS-422, RS-423)

  - Serial 통신 이점 : 적은 수의 통신 라인과 먼 거리 전송

  - Serial 통신 전송 방식

    ․full duplex(동시 양방향 전송 방식) - 8051

    ․half duplex(서로 다른 시간 양방향 전송 방식) - 무전기

    ․full duplex(단방향 전송 방식) - 라디오

  - 속도

    ․bps(bits per second) : 1초당 전송 비트의 수

    ․baud rate : 1초당 전송되는 변조된 신호의 수

    * 8051에서는 하나의 비트가 하나의 신호이므로 같은 의미

2. 시리얼 포트 레지스터

2.1 SBUF(Serial data BUFfer) 

ㅇ 송신할 데이터와 수신할 데이터를 일시적으로 저장하는 레지스터

ㅇ 이중 구조(같은 이름, 같은 주소) ; 송신용 SBUF, 수신용 SBUF

* 그림5-1 참조

2.2 SCON(Serial port CONtrol register)

ㅇ 비트별 제어 가능

     ㅇ b7(SM0), b6(SM1)은 모드 선택 비트

ㅇ SM2 : 시리얼 포트가 모드2,3일 때 멀티 프로세서 통신을 가능하게 한다.

          이 비트를 “1”로 하면, 수신 데이터의 9번째 비트가 “1”이면 데이터 수신,

                               수신 데이터의 9번째 비트가 “0”이면 데이터 무시

ㅇ REN : 수신 가능 비트, 수신하기 위해서는 “1‘로 설정

ㅇ TB8 : 모드2,3에서 송신 데이터의 9번째 비트를 소프트웨어에 의해 제어

          (“1”로 설정하였을 때는 9번째 데이터 비트가 “1”인 정보를 송신하고,

           “0”으로 설정하였을 때는 9번째 데이터 비트가 “0”인 정보를 송신함)  

ㅇ RB8 : 모드2,3에서 수신 데이터의 9번째 비트를 받음

ㅇ TI : 송신 인터럽트 플래그, 문자 송신의 끝에서 “1”로 설정,

        소프트웨어에 의해 클리어 되어야 함

ㅇ RI : 수신 인터럽트 플래그, 문자 수신의 끝에서 “1”로 설정,

        소프트웨어에 의해 클리어 되어야 함

2.3 SMOD(PCON.7)

ㅇ 2배의 보오 레이트 플래그

ㅇ SMOD를 ‘1’로 하면 보오 레이트가 2배

3. 동작 모드

3.1 모드0(8비트 쉬프트 레지스터) 

ㅇ 동기식, 8데이터, 보오 레이트 : OSC/12

ㅇ TXD : 동기 CLOCK 신호, RXD : 데이터 입/출력

ㅇ 송신

  - 그림5-2 참조

  - SBUF에 데이터 넣음 → SBUF의 데이터가 LSB부터 RXD 단자로 차례로 출력 → TI 세트 → TI를 소프트웨어적으로 클리어

ㅇ 수신

  - 그림5-3 참조

  - REN=1, RI=0 이면 데이터 입력 시작 → 데이터를 Serial Port 내부의 input shift register로 순차적으로 저장 → 입력이 완료되면 SBUF로 저장 → RI 세트 →

     RI를 소프트웨어적으로 클리어

3.2 모드1,2,3 

ㅇ 모드1 : 비동기식, 8 데이터 UART, 보오 레이트는 타이머에 의해 가변

          (8 데이터 UART : 시작 비트, 8 비트의 데이터, 종료 비트)

ㅇ 모드2 : 비동기식, 9 데이터 UART, 보오 레이트는 OSC/32 또는 OSC/64

          (9 데이터 UART : 시작 비트, 8 비트의 데이터, 9번째 비트, 종료 비트)

ㅇ 모드3 : 비동기식, 9 데이터 UART, 보오 레이트는 타이머에 의해 가변

          (9 데이터 UART : 시작 비트, 8 비트의 데이터, 9번째 비트, 종료 비트)

ㅇ TXD : 송신 신호, RXD : 수신 신호

ㅇ 송신

  - 그림5-6 참조

  - 송신 데이터를 SBUF에 데이터 넣음 → TXD 단자로 자동으로 송신(시작 비트의 송신은 SBUF로 데이터를 써넣은 명령이 완료된 시점에서 시작) → TI 세트(9번째(모드1) 또는 10번째(모드2,3)의 데이터를 송신할 때에 세트) → TI를 소프트웨어적으로 클리어

ㅇ 수신

  -  REN=1, RI=0 이면 데이터 입력 준비 → 수신은 RXD에 1-0 전이에 의해 시작, 모든 데이터가 Serial Port 내부의 input shift register로 순차적으로 저장 →  9번째 비트(또는 종료 비트)는 SCON의 RB8에 실림 → SBUF에 8 데이터 비트가 실림 → RI 세트 → RI를 소프트웨어적으로 클리어

ㅇ 모드별 구조 (보오 레이트)

4. 시리얼 포트 레지스터의 초기화 및 접근

4.1 수신 가능 

ㅇ 수신을 위해서는 REN 플래그를 “1”로 설정

  - SETB REN

  - MOV SCON, #xxx1xxxxB

4.1 9번째 데이터 비트 

ㅇ 모드2,3에서 송신되는 9번째 데이터 비트는 TB8에 실림,

   수신되는 9번째 데이터 비트는 RB8에 위치

ㅇ 9번째 데이터 비트는 다중 프로세서 통신에 중요한 역할

4.3 패리티 비트 추가

ㅇ PSW의 P비트는 짝수 패리티 설정

ㅇ 9번째 데이터 비트에 짝수 패리티 추가

    MOV C, P

    MOV TB8, C

    MOV SBUF, A

ㅇ 9번째 데이터 비트에 홀수 패리티 추가

    MOV C, P

    CPL C

    MOV TB8, C

    MOV SBUF, A

ㅇ 모드1에서의 패리티 추가(7비트 ASCII 코드 전송)

    CLR ACC.7

    MOV C, P

    MOV ACC.7, C

    MOV SBUF, A

4.4 인터럽트 플래그

ㅇ TI, RI 플래그는 하드웨어에 의해 1로 설정, 소프트웨어에 의해 0(클리어)

ㅇ RI는 문자 수신 끝에서 1로 설정, 초기 값은 0으로 설정해야함

   WAIT: JNB RI, WAIT

          CLR RI

          MOV A, SBUF

ㅇ TI는 문자 송신 끝에서 1로 설정, 따라서 초기 값도 1로 설정해야됨

   WAIT: JNB TI, WAIT

          CLR TI

          MOV SBUF, A

5. 다중 프로세서 통신

ㅇ 모드2,3에서 SM2를 1로 설정하면, 전송 수신 데이터의 9번째 데이터 비트가 1이      아니면 인터럽트를 발생하지 않음, 이 기능을 이용하여 다중 프로세서 통신

6. 시리얼 포트 보오 레이트

ㅇ 모드0 보오 레이트 : OSC/12

   모드1, 3 보오 레이트 : 타이머/카운터1의 OV

   모드2 보오 레이트 : OSC/32(SMOD=1)  or  OSC/64(SMOD=0)

ㅇ SMOD 설정은 비트 제어가 불가하여 “읽기-변경-쓰기” 명령 필요

     MOV A, PCON

     SETB ACC.7

     MOV PCON, A

6.1 모드1,3 의 보오 레이트 설정

ㅇ 타이머/카운터1 사용

  - 모드2(8비트 재 적재 모드) 사용

  - TH1에 보오 레이트에 맞는 재적재 값 설정

      ․ SMOD = 0인 경우

          예를 들어, 보오 레이트를 1200으로 가정하면

          타이머/카운터1 OV = 1200 × 32 = 38400 ㎐

          12㎒ 크리스탈 사용할 경우 타이머/카운터1의 1클록은 1㎲

             MOV TH1, #-26

             10진수 -26을 Hex로 변환하면,

          256 - 26 = 230 = E6H

         ∴ MOV TH1, #0E6H