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제8장 8051의 기능- 3강 4. 8051 시리얼 포트 시리얼 포트는 입력은 RXD(P3.0) 단자를 통해 하고 출력은 TXD(P3.1)단자를 통해서 한다. 완전 이중통신 방식으로 동시에 전송과 수신을 할 수 있다. 또 완충수신(Received- Buffered) 으로서 수신 바이트가 수신 레지스터에 읽혀지기 전에 두 번째 바이트의 수신을 시작할 수 있다. 시리얼 포트의 수신과 송신 레지스터는 둘 다 SFR,SBUF에서 불러서 쓸 수 잇다. SBUF에 데이터를 쓰게 되면 이는 TXD(P3.1) 단자를 통해 시리얼로 출력이 되고 시리얼 수신 인터럽트 발생할 때 SBUF는 RXD(P3.0) 단자를 통해 시리얼로 입력된 값이 8비트로 저장되어 있어 수신된 데이터를 읽을 수 있다. 시리얼 포트는 4가지 동작 모드로 사용할 수 있다. 수신은 모드 0에서 RI=0, REN =1 조건으로 시작하며 다른 모드에서는 스타트 비트 REN = 1일 경우 시작된다. 4-1. 모드0 RXD(P3.0) 단자를 통해 시리얼 데이터가 들어오고 TXD(P3.1)단자를 통해서 시프트 클럭을 출력한다. 즉 8비트 데이터 비트(LSB가 첫째 비트)로 송수신 된다. 보오레이트는 발진 주파수 x 1/12로 고정된다 4-2. 모드1 TXD 단자를 통해서 10비트가 전송되거나 RXD 단자를 통해서 10비트가 수신된다. 즉, 스타트 비트 (0), 8개 데이터 비트, 스톱 비트(1)인데 수신할 때 스톱 비트는 SFR의 SCON 의 RB8비트로 된다. 보오레이트는 가변이다. 4-3. 모드2 11비트가 TXD단자를 통해서 전송되고 RXD 단자를 통해서 수신된다. 즉, 스타드비트(0), 8개 데이터 비트, 9번째의 프로그래머블 데이터 비트, 스타트 비트, 스톱비트로 구성되며 전송시에 9번째 데이터 비트(SCON의 TB8)는 0또는 1의 값으로 정할 수 있다. 또 예를 들면, 패리티 비트(PWS의 P)는 TB8로 이동될 수 있다. 수신에서 9번째 비트는 SFR SCON에 있는 RB8로 되며 스톱 비트는 무시하게 된다. 보오 레이트는 1/32이나 1/64의 발진 주파수로 프로그램이 가능하다. 4-4. 모드3 11비트가 TXD를 통해서 나가거나 RXD를 통해서 수신된다. 즉, 스타트 비트, 8개 데이터 비트, 9번째 프로그래머블 데이터 비트, 스톱 비트로 구성된다. 모드 3은 보오레이트를 제외하고는 모드 2와 같다고 할 수 있다. 모드 3에서 보오레이트를 변화 시킬 수 있다. 4-5. SBUF SBUF는 송신하는 데이터와 수신하는 데이터를 일시적으로 저장하는 레지스터이다. SBUF로 데이터를 라이트하는 경우와 리드하는 경우는 물리적으로 별도의 레지스터가 지정된다. 즉, 데이터를 라이트하는 경우에는 송신부의 SBUF가 지정되고 데이터를 리드하는 경우에는 수신부의 SBUF가 지정된다. 수신부의 데이터 버퍼는 2중 구조로 되어 있어 다음 프레임의 수신 개시 이전에 CPU가 수신 인터럽트에 응답할 수 없을 때에도 오버 런 에러(over run error)의 발생을 방지하게 된다. 4-6. SCON SCON 레지스터는 시리얼 포트의 제어와 시리얼 포트의 상태를 감시하기 위한 레지스터다. 그림에 SCON 레지스터를 나타내었다.  SM0, SM1비트는 시리얼 포트의 4가지 모드를 설정한다. REN은 수신 인에이블(receive enable)비트로, 1로 세트되면 전송 레이트 발생기를 초기화하고 수신이 가능한 상태가 된다. REN이 클리어("0")되면 수신조작은 하지 않는다. 시리얼 포트는 수신부가 차 있거나(full)송신부가 비어 있을때(empty), RI플래그 및 TI플래그를 1로 세트되어 인트럽트는 1개가 아닌 RI플래그와 TI플래그의 논리합으로써 발생된다. 그렇기 때문에 수신에 의한 인터럽트가 될 것인지 송신에 의한 인터럽트인지를 소프트웨어에 의해 판단 할 필요가 있다. RI, TI 플래그는 자동 리세트를 하지 않는다. 그러므로 소프트웨어에 의한 인터럽트 원인을 알아낸 후에 플래그를 클리어 할 필요가 있다. TB8, RB8 비트는 11비트 프레임의 모드2, 모드 3일 때에 송수신된 9번째 데이터 비트이다. SM2비트는 11비트 프레임의 모드 2, 3에 있어서 수신된 9번째 데이터 비트에 의해 수신 완료시의 인터럽트 요구를 제어하기 위한 비트이다. SM2비트를 1로 세트하면 수신된 데이터의 9번째 데이터 비트가 1인 경우에는 수신 되는 데이터를 수신하여 인터럽트를 발생한다. 수신된 데이터의 9번째 데이터 비트가 0인 경우에는 수신되는 데이터는 무시되어 인터럽트 요구를 발생치 않는다. 이 기능을 사용하여 멀티프로세서 시스템의 프로세스간 통신을 행할 수 있게된다. 4-7. PCON PCON(Power Control Registor) 레지스터는 아래표에 잘 나타나 있다.  SMOD(D7) 는 2배 보레이트 플래그이다. SMOD를 ‘ 1 ’로 하면 모드 1 ,2 ,3의 보레이트를 2배로 변경할 수 있다 PCON 레지스트의 SMOD 비트 는 시리얼 전송 레이트를 배로 증가 시키는 플래그 이다. 이 비트를 1로 하게 되면 모드 1, 2, 3의 보오레이트가 배로 된다 4-8. 동기식 통신 모드(모드0) 동기식 통신 모드는 TxD(P3.1)단자에서 출력된 클럭에 동기하여 RxD(P3.0)단자로 부터 8비트의 데이터 입력, 또는 출력을 행할수 있다. 모드 0에서는 CPU 기본 타이밍 (1명령 사이클)과 동기 되어 동작하므로 보오레이트는 발진 주파수의 1/12로 고정 되어 있다. SBUF에 데이터를 라이트 하게 되면 데이터의 출력이 개시 된다. SDUF로 데이터를 데이터를 라이트 하는 명령이 종료 되고 약 1 명령 사이클 후에 SBUF의 데이터가 LSB로서 RxD단자에서 출력 된다. 그리고 MSB의 출력이 종료 되면 송신부는 초기화 되고 송신 완료의 인터럽트 TI 플레그가 세트 된다. 데이터 입력은 REN 비트를 1로 세트하고 수신 완료 인터럽트인 R1플레그를 클리어 하게 되면 데이터의 입력이 개시된다. RxD단자의 데이터는 동기 클럭의 상승 파형 직전에 시리얼 포트 내부의 입력 시프트 레지스터의 데이터는 SBUF로 로드 되고 동시에 수신부는 초기화 되어 RI플래그가 세트 된다. 4-9. 비동기식 모드 (모드 1, 2, 3) 4-9-1. 모드 1 모드 1은 10비트 프레임(1 스타트 비트 + 8 데이터 비트 + 1 스톱 비트)의 비동기식 통신 모드이다. 타이머/카운터 1의 모드 2를 사용하게 되면 보오레이트를 자유로이 설정할 수 있게 된다. 보오레이트는 타이머/카운터 1의 오버플로우 주기와 SMOD의 값으로 결정되는 데, 다음 식에서 구할 수 있다.  4-9-2. 모드 2, 3 모드 2,3 은 11비트 프레임(1 스타트 비트+ 8 데이터 비트 + 1 다목적 데이터 비트 + 1 스톱 비트)의 비동기식 통신 모드이다. 모드 2의 보오레이트는 고정되어 있이며, 다음 식과 같이 구할 수 있다. i) SMOD = 0 의 경우 B.R = 발진 주파수 x 1/2 x 1/2 x 1/16 ii) SMOD = 1 의 경우 B.R = 발진 주파수 x 1/2 x 1/16 모드 3의 보오레이트는 타이머 카운터의 1의 모드 2를 사용하여 자유로이 설정할 수 있고, 모드 1과 같은 식으로 구할 수 있다. 4-10. 비동기 통신 모드의 송수신 시퀀스 모드 1～3의 비동기 통신 모드는 16개의 샘플링으로 분할된 전송 레이트를 사용한다. 수신하는 데이터 비트를 판정하기 위해 이 모드에서는 7～9"척"한 샘플링 값에 의해 다수결로 결정한다. 결국 3회의 샘플링에서 2회 이상 검출된 레벨을 올바를 레벨로 인식한다. CPU는 RxD단자에 스타트 비트가 입력 될 때까지 각 "척"으로 입력을 샘플링하여 스타트 비트("1"레벨)를 검출하면 7～9 "척"으로 스타트 비트의 정당성을 확인 한다. 이 때 스타트 비트가 틀리다고 판정되면 이 프레임은 무효가 된다. RxD단자로부터 입력된 데이터는 입력 시프트 레지스터에 래치되고 프레임의 9번째 (모드1) 또는 10번째(모드 2,3)의 데이터를 수신 종료하면 SBUF와 RB8(RB8은 모드 2.3만)에 전송 되어 RI플래그가 세트된다. 다음 프레임은 RI플래그가 소프트웨어로 클리어 되는 때만 입력 시프트 레지스터로 래치된 데이터가 다시 SBUF와 RB8에 전송 된다. 만약 RI플래그가 다음 프레임을 수신할 때까지 클리어 하지 않으면 입력 시프트 레지스터는 수신을 게속하게 되어서 오버런 에러가 발생한다. 송신 데이터는 SBUF에 데이터를 라이트되면 TxD단자에 의해 자동적으로 송신된다. 스타트 비트의 송신은 SBUF에 데이터를 라이트하는 명령의 종료 시점에서 행한다. TI플레그는 9번째 (모드1) 또는 10번째 (모드 2,3) 데이터를 송신하는 때에 세트된다.  |
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