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- 1. MICROCONTROLADORES PUERTO SERIAL PUERTO SERIAL Puerto Serial Puerto Serial Carlos E. Canto Quintal MICROCONTROLADORES PUERTO SERIAL PUERTO SERIAL CARACTERÍSTICAS DEL PUERTO SERIE DEL 80C51 CARACTERÍSTICAS DEL PUERTO SERIE DEL 80C51 • HABILIDAD DE COMUNICACIÓN FULL- DUPLEX COMUNICACIÓ FULL- • HABILIDAD DE COMUNICACIÓN FULL- DUPLEX • HABILIDAD DE COMUNICACIÓN SÍNCRONA Y ASÍNCRONA COMUNICACIÓ SÍ ASÍ • HABILIDAD DE COMUNICACIÓN SÍNCRONA Y ASÍNCRONA • COMPATIBLE CON TTL • COMPATIBLE CON TTL • PROTOCOLO DE COMUNICACIÓN ASÍNCRONA DE BIT DE ARRANQUE-BIT DE PARADA COMUNICACIÓ ASÍ ARRANQUE- • PROTOCOLO DE COMUNICACIÓN ASÍNCRONA DE BIT DE ARRANQUE-BIT DE PARADA • CUATRO MODOS DE OPERACIÓN OPERACIÓ • CUATRO MODOS DE OPERACIÓN • VELOCIDAD MÁXIMA DE TRANSMISIÓN DE 1 Mbps MÁ TRANSMISIÓ • VELOCIDAD MÁXIMA DE TRANSMISIÓN DE 1 Mbps • VELOCIDADES DE TRANSMISIÓN /RECEPCIÓN ESTÁNDARS RS-232 TRANSMISIÓ /RECEPCIÓ ESTÁ RS- • VELOCIDADES DE TRANSMISIÓN /RECEPCIÓN ESTÁNDARS RS-232 Carlos E. Canto Quintal
- 2. MICROCONTROLADORES PUERTO SERIAL PUERTO SERIAL SCON (Serial port Control Register): Registro de Control del puerto serie, b7 b6 b5 b4 b3 b2 b01 b0 SM0 SM0 SM1 SM1 SM2 SM2 REN REN TB8 TB8 RB8 RB8 TI TI RI RI • RI BANDERA DE INTERRUPCION DE RECEPCIÓN. Se hace uno por hardware al finalizar la RECEPCIÓ recepción del 8avo. bit en modo 0 o hacia la mitad del intervalo de tiempo del STOP bit en los otros modos. Debe hacerse cero por programa. • TI BANDERA DE INTERRUPCIÓN DE TRANSMISIÓN. Se activa por hardware al final de la INTERRUPCIÓ TRANSMISIÓ transmisión del 8avo. bit en modo 0 o al inicio del STOP bit en los otros modos . Debe desactivarse por programa. • RB8 ES EL 9°. BIT RECIBIDO EN MODO 2 Y EN MODO 3. En modo 1, si SM2 =0, RB8 es el sop bit, 9° en modo 0 no se utiliza. • TB8 ES EL 9°. BIT A TRANSMITIR EN MODO 2Y EN MODO3. Es programable por el usuario, 9° habitualmente es el bit de paridad . • REN HABILITACIÓN DE LA RECEPCIÓN. SI REN =1 permite la recepción , si REN=0 se deshabilita la HABILITACIÓ RECEPCIÓ recepción. • SM2 HABILITACIÓN DEL MODO MULTIPROCESADOR. HABILITACIÓ En modos 2 y 3, si SM2=1 entonces RI no se activará si el 9° bit de dato (RB8) es igual a cero. En modso 1, si SM2=1 entonces RI no se activará si el stop bit no se ha recibido. En modo 0, SM2 debe ser cero . • SM0, SM1 ESPECIFICAN EL MODO DE OPERCIÓN DEL PUERTO SERIE OPERCIÓ Carlos E. Canto Quintal MICROCONTROLADORES PUERTO SERIAL PUERTO SERIAL PCON (Power Control Register): Registro de Control de la Potencia MSB b6 b5 b4 b3 b2 b01 LSB SMOD SMOD -- -- -- -- -- -- GF1 GF1 GF0 GF0 PD PD IDL IDL • SMOD BIT PARA DOBLAR EL BAUDAJE . Cuando se pone a 1 y el timer 1 es usado para generar el baudaje y el puerto serial es usado en modo 1,2 ó 3 • -- RESERVADO • -- RESERVADO • -- RESERVADO, • GF1 BIT BANDERA DE PROPÓSITO GENERAL. PROPÓ • GF0 BIT BANDERA DE PROPÓSITO GENERAL PROPÓ • PD BIT DE BAJO DE POTENCIA . Poniendo en 1 este bit se activa la operación de bajo consumo de potencia. • IDL BIT DE ACTIVACIÓN DE MODO OCIOSO (IDLE MODE). Poniendo en 1 este bit se activa el ACTIVACIÓ modo de operación ocioso • Si se escriben 1´s en PD e IDL, al mismo tiempo, PD tiene 1´ preferencia. El valor de reset de PCON es (0XXX0000). Carlos E. Canto Quintal
- 3. MICROCONTROLADORES PUERTO SERIAL PUERTO SERIAL MODOS DE OPRECIÓN DEL PUERTO SERIE DEL80C51 MODOS DE OPRECIÓN DEL PUERTO SERIE DEL80C51 MODO 0: MODO 0: características características •• Registro de corrimiento de 8 bits Registro de corrimiento de 8 bits •• Sincrónico Sincrónico •• Baudaje fijo=fosc/12 Baudaje fijo=fosc/12 •• Half duplex Half duplex Carlos E. Canto Quintal MICROCONTROLADORES PUERTO SERIAL PUERTO SERIAL MODOS DE OPRECIÓN DEL PUERTO SERIE DEL80C51 MODOS DE OPRECIÓN DEL PUERTO SERIE DEL80C51 MODO 0: MODO 0: Registro de corrimiento receptor Registro de corrimiento transmisor MSB LSB LSB MSB RX RX Rx Rx 80C51 Tx Tx clk 80C51 Tx Tx clk fclk =fosc/12 (fija) Reloj de sincronía con el Receptor Reloj de sincronía con el Transmior A) Configurado como Transmisor B) Configurado como Receptor Carlos E. Canto Quintal
- 4. MICROCONTROLADORES PUERTO SERIAL PUERTO SERIAL DIAGRAMA DEL TRANSMISOR EN MODO 0 (SÍNCRONO) (SÍNCRONO) Bus interno de datos Bus interno de datos “1” RXD RXD escritura DATO TRANSMITIDO al SBUF DQ Buffer serial Buffer serial clk SBUF SBUF MSB LSB estados S6 Detector de cero Detector de cero de los ciclos de máquina start TI TXD TXD shift Control TX Control TX enviar reloj Shift clk Señal de interrupción RELOJ DE SINCRONÍA Señal de interrupción del puerto serial del puerto serial CON RECEPTOR RI Control RX Control RX recibir Carlos E. Canto Quintal MICROCONTROLADORES PUERTO SERIAL PUERTO SERIAL DIAGRAMA DEL RECEPTOR EN MODO 0 (SÍNCRONO) (SÍNCRONO) Shift clk Shift clk Transmisor TX TI ENVIAR Señal de interrupción Señal de interrupción del puerto serial TXD TXD del puerto serial estados S6 de los ciclos de RELOJ DE CLK RI RECIBE SINCRONÍA CON EL máquina REN D START Control RX Control RX SHIFT TRANSMISOR RI 1 1 1 1 1 11 0 LSB Registro de corrimiento de entrada RXD Registro de corrimiento de entrada RXD DATO RECIBIDO MSB Carga al SBUF LSB MSB Buffer serial Buffer serial SBUF SBUF Leer el SBUF Carlos E. Canto Quintal
- 5. Puertos de Entrada y Salida Paralelos Microcontroladores FACULTAD DE CIENCIAS/ UASLP Carlos E. Canto Quintal MICROCONTROLADORES PUERTO SERIAL PUERTO SERIAL EJEMPLO DE APLICACIÓN DEL PUERTO SERIE EN MODO 0 EJEMPLO DE APLICACIÓN DEL PUERTO SERIE EN MODO 0 Expansión de llíneas de entrada/ salida usando registros de Expansión íneas corrimiento estándards ya sea TTL o CMOS estándards Entrada Paralelo (8 bits) DATO SERIE RXD QH REGISTRO DE CORRIMIENTO REGISTRO DE CORRIMIENTO 74LS165 74LS165 CLK SH/LD 80C51 TXD Pulsos de reloj P1.x Pulso de carga de datos paralelos Expandiendo el número de Entradas con un Registro de Corrimiento nú
- 6. MICROCONTROLADORES PUERTO SERIAL PUERTO SERIAL EJEMPLO DE APLICACIÓN DEL PUERTO SERIE EN MODO 0 EJEMPLO DE APLICACIÓN DEL PUERTO SERIE EN MODO 0 Salida en Paralelo (8 bits) DATO SERIE RXD QH REGISTRO DE CORRIMIENTO REGISTRO DE CORRIMIENTO 74LS164 74LS164 CLK SH/LD 80C51 TXD Pulsos de reloj P1.x Pulso de descarga de datos en paralelo Expandiendo el número de salidas con un Registro de Corrimiento nú MICROCONTROLADORES PUERTO SERIAL PUERTO SERIAL EJEMPLO DE APLICACIÓN DEL PUERTO SERIE EN MODO 0 EJEMPLO DE APLICACIÓN DEL PUERTO SERIE EN MODO 0 4.7 kΩ x 8 0 RXD P1.0 P3.0 220Ω x 7 1 P1.1 a P3.1 TXD b 2 P3.2 P1.2 f g 3 P1.3 e c P3.3 74LS244 74LS244 d 4 74LS165 74LS165 80C51 80C51 P1.4 P3.4 5 P1.5 P3.5 6 P1.6 P3.6 E 7 P1.7 P3.7 LD/SH Teclado lineal convertido en un teclado serie, para optimizar líneas del puerto paralelo Carlos E. Canto Quintal
- 7. MICROCONTROLADORES PUERTO SERIAL PUERTO SERIAL Diagrama de flujo para el teclado serial selección de selección de modo del serial Rutina de servicio de la Interrupción: modo del serial Habilita Int. 0023h RI 00 RI Habilita Int. serial serial Ren 00 Ren load 00 load load 00 load AA SBUF SBUF load 1 1 load load 1 1 load Decodifica Decodifica teclado Ren 1 1 Ren RI 00 teclado RI procesa procesa Ren 1 1 Ren RETI tecla tecla RETI SI NO Llegó dato Llegó dato LCALL RSl RI=1 ?? LCALL RSl RI=1 Esta parte es realizada automáticamente por el µC Carlos E. Canto Quintal MICROCONTROLADORES PUERTO SERIAL PUERTO SERIAL Aplicación: Aplicación: Usar un control de nintendo como Teclado serie Conecte un control de nintendo al µControlador 80C51, como se muestra en la figura, e implemente un programa para que éste se pueda usar como un teclado serie y además que se despliegue en el display de 7 segmentos el valor de la tecla oprimida. +5v SELECT START P3.0 P1.0 220Ω x 7 B A a P3.1 P1.1 f g b P3.2 P1.2 P1.3 e c GND +5V P3.3 74LS244 74LS244 d 80C51 80C51 P1.4 Clk P3.4 NC P1.5 Load P3.5 Sout P1.6 P3.6 E P3.7 P1.7 Conector nintendo Conector nintendo Carlos E. Canto Quintal
- 8. MICROCONTROLADORES PUERTO SERIAL PUERTO SERIAL Proyecto 5: Usar un control de nintendo como Teclado serie Conecte un control de nintendo al µControlador 80C51, como se muestra en la figura, e implemente un programa para que éste se pueda usar como un teclado serial para controlar un motor de pasos con la ayuda del doble puente “H” L293B +5v 4.7 kΩ E1 START a SELECT P3.0 P1.0 1 B A P3.1 P1.1 b 2 P3.2 P1.2 c GND +5V P3.3 3 P1.3 Clk 80C51 80C51 P3.4 P1.4 d 4 Load NC P1.5 P3.5 Sout P3.6 P1.6 E2 L293B P3.7 P1.7 Conector nintendo Conector nintendo Carlos E. Canto Quintal MICROCONTROLADORES PUERTO SERIAL PUERTO SERIAL Conexión del motor de pasos bipolar con un L293D y con el µc 8051 4.7 kΩ E1 P3.0 a P1.0 1 P3.1 P3.7 b P1.1 2 P3.3 µC 8051 c µC 8051 3 P3.4 P1.2 P3.5 d P1.3 4 P3.6 P3.2 ( INT0 ) L293B E2 Giro en sentido anti-horario Giro en sentido horario d b c a L1 L2 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 Secuencia de activación un motor bipolar con un L293D Carlos E. Canto Quintal
- 9. MICROCONTROLADORES PUERTO SERIAL PUERTO SERIAL PUERTO SERIAL EN MODO1 PUERTO SERIAL EN MODO1 Carlos E. Canto Quintal MICROCONTROLADORES PUERTO SERIAL PUERTO SERIAL CARACTERÍSTICAS DEL PUERTO SERIE EN MODO1 CARACTERÍSTICAS DEL PUERTO SERIE EN MODO1 FULL DUPLEX FULL DUPLEX ASÍNCRONO ASÍNCRONO BAUDAJE PROGRAMABLE GENERADO POR EL BAUDAJE PROGRAMABLE GENERADO POR EL TIMER1 TIMER1 COMPATIBLE CON RS-232 COMPATIBLE CON RS-232 FORMATO DE DATO: FORMATO DE DATO: 8 BITS DE DATO+ 1 START BIT + 1 STOP BIT 8 BITS DE DATO+ 1 START BIT + 1 STOP BIT Carlos E. Canto Quintal
- 10. MICROCONTROLADORES PUERTO SERIAL PUERTO SERIAL Protocolo de comunicación asíncrona en modo1 bit de arranque/bit de parada Línea ociosa 8 bits de datos 0 b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 1 Bit de parada Bit de arranque Carlos E. Canto Quintal MICROCONTROLADORES PUERTO SERIAL PUERTO SERIAL La recepción en un puerto asíncrono ¿Cómo identifica el receptor cada bit recibido si no hay la transmisión de un reloj de sincronía ? La respuesta es: Muestreando la línea de recepción permanentemente y checar su estado lógico Carlos E. Canto Quintal
- 11. MICROCONTROLADORES PUERTO SERIAL PUERTO SERIAL Muestreo de cada bit recibido por el puerto serie La línea es muestreada permanentemente a una rapidez de 16 veces la lí velocidad de transmisión, con esto cada bit es muestreado 16 veces antes de ser transmisió validado su nivel. Con esto se protege al dato si hubiera un deslizamiento del deslizamiento dato al siempre tomar las muestras del centro. Además se proteje contra ruido. Ademá Estado ocioso de la Muestrea Se toman las 3 muestras línea=“1” un “1” centrales y se valida el nivel lógico con 2 de tres Muestrea un “0” 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Carlos E. Canto Quintal MICROCONTROLADORES PUERTO SERIAL PUERTO SERIAL Muestreo de cada bit recibido por el puerto serie Al ser las 3 muestras centrales las que validan el bit, si el dato se desplazara un poco en la recepción todavía el bit mantendría su nivel lógico en el receptor. Se toman las 3 muestras centrales y se valida el nivel lógico con 2 de tres 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Carlos E. Canto Quintal
- 12. MICROCONTROLADORES PUERTO SERIAL PUERTO SERIAL Muestreo de cada bit recibido por el puerto serie Eliminación de un falso START bit Eliminació Se toman las 3 muestras centrales y se valida el nivel Muestrea lógico con 2 de tres un “1” 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Muestrea un “0” Carlos E. Canto Quintal MICROCONTROLADORES PUERTO SERIAL PUERTO SERIAL Muestreo de cada bit recibido por el puerto serie Se protege al bit de una señal de ruido al descartar este señ patrón en la muestras válidas que son las 3 del centro del bit patró vá Se toman las 3 muestras centrales y se valida el nivel lógico con 2 de tres 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Carlos E. Canto Quintal
- 13. MICROCONTROLADORES PUERTO SERIAL PUERTO SERIAL Carlos E. Canto Quintal MICROCONTROLADORES PUERTO SERIAL PUERTO SERIAL Cálculo del valor de carga para TH1 en modo 2 para un baudaje deseado para el puerto serie smod fosc 1 fosc ( 1 )( 2 )( 1 ) fosc/12 fosc/12 fB= 12 N N 2 16 12 fosc 1 OSC OSC :: 12 12 :: N N TF TF ::16 0 16 UART :: 2 UART 2 TIMER 1 SMOD SMOD smod smod (2 ) fosc (2 ) fosc La interrupción del timer1 La interrupción del timer1 fB= N= debe estar deshabilitada debe estar deshabilitada 384. N 384.fB Para calcular el valor de N =TH1 en modo 2 tendríamos: smod smod (2 ) fosc (2 ) fosc TH1=256- N=256-TH1= 384.fB 384.fB Carlos E. Canto Quintal
- 14. MICROCONTROLADORES PUERTO SERIAL PUERTO SERIAL Baudajes comúnmente usados generados con el Timer1 comúnmente Carlos E. Canto Quintal MICROCONTROLADORES PUERTO SERIAL PUERTO SERIAL Ejemplo1 : Transmitir un carácter por el puerto serie carácter Transfiere continuamente el ASCII de “A” en serie, a 9600 bauds Sin usar la interrupción del puerto serie selección de selección de modo del timer1 modo del timer1 Selección del Selección del NÓTESE QUE NI LAS INTERRUPCIONES NÓTESE QUE NI LAS INTERRUPCIONES baudaje. baudaje. DEL PUERTO SERIE NI LAS DEL TIMER 1 DEL PUERTO SERIE NI LAS DEL TIMER 1 SE HAN HABILITADO Selección del Selección del SE HAN HABILITADO modo serial modo serial Arranca Timer1 Arranca Timer1 Transmite Dato Transmite Dato NO Transmitió Transmitió Todo el dato Todo el dato TI 00 TI TI=1 ?? TI=1 SI Carlos E. Canto Quintal
- 15. MICROCONTROLADORES PUERTO SERIAL PUERTO SERIAL Ejemplo1 : Transmitir un carácter por el puerto serie carácter Transfiere continuamente el ASCII de “A” en serie, a 9600 bauds Sin usar la interrupción del puerto serie INICIA: mov TMOD, #20H ;T1 está en modo 2 mov TH1, #-3 ;9600 baud mov SCON, #50H ;8b, 1stop, 1start, REN habilitado setb TR1 ;arranca T1 OTRO: mov SBUF, #’A’ ;la letra A es transmitida AQUI: jnb TI, AQUI ;Checa TI hasta que todos los bits sean transmitidos clr TI ;limpia TI para el siguiente caracter sjmp OTRO ;repite Carlos E. Canto Quintal MICROCONTROLADORES PUERTO SERIAL PUERTO SERIAL Ejemplo2: Recepción de Datos Recepción Recibir datos en serie y desplegarlos continuamente en el Puerto P1, sin usar interrupciones. selección de selección de modo del timer1 modo del timer1 Selección del Selección del baudaje. baudaje. Selección del Selección del modo serial modo serial Arranca Timer1 Arranca Timer1 Habilita recepción Habilita recepción Se recibió un byte Se recibió un byte Lee dato Lee dato Despliega Dato Despliega Dato RI 00 RI RI=1? RI=1? NO SI Carlos E. Canto Quintal
- 16. MICROCONTROLADORES PUERTO SERIAL PUERTO SERIAL Ejemplo2: Recepción de Datos Recepción Recibir datos en serie y desplegarlos continuamente en el Puerto P1, sin usar interrupciones. START: MOV TMOD, #20H ;T1 en modo 2 MOV TH1, #-3 ;9600 baud MOV SCON, #40H ;8b, 1start, 1stop, REN deshabilitado SETB TR1 ;arranca T1 SET REN ;habilita recepción HERE: JNB RI, HERE ;espera hasta que un byte sea recibido MOV A, SBUF ;lee el byte recibido del SBUF MOV P1, A ;despliega en P1 CLR RI ;listo para recibir el siguiente byte SJMP HERE ;de nuevo Carlos E. Canto Quintal MICROCONTROLADORES PUERTO SERIAL PUERTO SERIAL Ejemplo3 : Caso Simple de recepción usando interrupciones El 8051 toma un dato de P1 y lo envía a P2 continuamente mientras recibe datos del puerto El 8051 toma un dato de P1 y lo envía a P2 continuamente mientras recibe datos del puerto serie. El dato del puerto serie se desplegará en P0 serie. El dato del puerto serie se desplegará en P0 selección de selección de modo del timer1 modo del timer1 Selección del Selección del Rutina de Servicio de la baudaje. baudaje. Interrupción del puerto Serial Interrupció Selección del Selección del modo serial modo serial Lee dato Lee dato Habilita Interrupción Habilita Interrupción Despliega Dato Arranca Timer1 Despliega Dato Arranca Timer1 Arranca receptor Arranca receptor RI 0 RI 0 Lee dato de P1 Lee dato de P1 RETI Escribe dato en P2 Escribe dato en P2 No Llegó dato SI Llegó dato LCALL RSl RI=1 ?? RI=1 LCALL RSl Carlos E. Canto Quintal
- 17. MICROCONTROLADORES PUERTO SERIAL PUERTO SERIAL Ejemplo3 : Caso Simple de recepción usando interrupciones El 8051 toma un dato de P1 y lo envía a P2 continuamente mientras recibe datos del puerto El 8051 toma un dato de P1 y lo envía a P2 continuamente mientras recibe datos del puerto serie. El dato del puerto serie se desplegará en P0 serie. El dato del puerto serie se desplegará en P0 ORG 0 ORG 0 LJMP MAIN LJMP MAIN ; evitando los vector de interrupciones ; evitando los vector de interrupciones ORG 23H ORG 23H ; RSI del puerto serie ; RSI del puerto serie LJMP SERIAL LJMP SERIAL ORG 30H ORG 30H MAIN: MAIN: MOV P1, #0FFH MOV P1, #0FFH ; P1 como puerto de entrada ; P1 como puerto de entrada MOV TMOD, #20 MOV TMOD, #20 ;T1 en modo 2 ;T1 en modo 2 MOV TH1, #-3 MOV TH1, #-3 ; 9600 baud ; 9600 baud MOV SCON, #40H MOV SCON, #40H ; 8b, 1start, 1stop ; 8b, 1start, 1stop MOV IE, #10010000B MOV IE, #10010000B ; habilita interrupcion del serial ; habilita interrupcion del serial SETB TR1 SETB TR1 ; habilita T1 ; habilita T1 SET REN SET REN ;; habilita la recepción habilita la recepción BACK: BACK: MOV A, P1 MOV A, P1 MOV P2, A MOV P2, A SJMP BACK SJMP BACK ORG 100H ORG 100H SERIAL: JB TI, TRANS SERIAL: JB TI, TRANS MOV A, SBUF MOV A, SBUF ; copia el dato recibido ; copia el dato recibido MOV P0, A MOV P0, A ; despliega entrada en P0 ; despliega entrada en P0 CLR RI CLR RI ; limpia RI ; limpia RI RETI RETI TRANS: TRANS: CLR TI CLR TI ; no hacer nada ; no hacer nada RETI RETI ; RSI no manipula TX ; RSI no manipula TX END END Carlos E. Canto Quintal MICROCONTROLADORES PUERTO SERIAL PUERTO SERIAL Proyecto 6: Aplicación de comunicación serial en modo 1 Implemente un programa para el 80C52, para que se transmita a la PC, por su puerto RS232, mensajes que están grabados en la memoria de programa del sistema .Y usar algún programa existente (o implementarlo) para que estos mensajes sean desplegados en la pantalla de la PC. Reset P1 Plug 7805 P0 P3 89C52 89C52 MAX232 Conector DB-9 P2 11.0592 Mhz Carlos E. Canto Quintal