8051单片机实现高速串行通信的设计

引言

当今许多实时监测系统与通信设备领域中，经常需要进行远距离的数据传送。为此，如何实现高速、可靠及低成本的数据传输是作为前级机或发送级的8051单片机迫切需要解决的新技术。据此，我们采用由Dallas SEMIconductor公司的芯片DSl075--Econ oscillator（高效型振荡器）为8051系列的DS87C520高速型单片机提供时钟的配置设计方案，实现单片机串行通信的高速波特率。

Econ oscillator（高效型振荡器）含有一个内部振荡器，用以产生一个基本频率；还内置了一个分频链，可以将基本频率降低到需要的速度。Econ oscillator 的每种型号提供四种基本频率（60MHz、66.67MHz、80MHz、100MHz），可调节的分频系数最高可达2052。Econ oscillator能根据系统需要配置为任何类型的钟控逻辑，包括单片机（微处理器）、FPGA、CPLD电路等。

8051单片机以及RS-232串行通信

选用时钟时，应认真考虑两个因素，即时钟频率和工作期限内的时钟精度。在8051单片机系统中，时钟频率取决于所采用的串行通信RS-232。例如，考虑一个采用12MHz时钟（早期8051的最高时钟频率）的异步模式1串行通信。表l列出了建立标准波特率所需的定时器1自动重新装载值。

表l中实际波特率是按照以下计算公式得出的：波特率所需的定时器I自动重新装载值。

其中：BaudRate为波特率；SMOD为波特率倍增位；fosc为振荡频率；THl为定时器l自动重新装载值。

表1中数值基于以下定时器 1状态：

·每12个时钟周期定时器增l（单片机DS87C520的定时器可以每4个或12个时钟周期增1）。

·自动重装载模式。

·禁止波特率倍增（SMOD=0）。

表l为早期的单片机采用晶体时的波特率和波特率误差。

一般情况下的RS-232串行通信．一旦波特率误差超出3%，尽管数据传送中有起始位或停止位进行同步，就有可能造成通信错误。3%的容许误差使12MHz晶振时的最高通信速率限制在2400波特，这在90年代初还不算坏，但对今天的标准来讲是一个不能忽略的大问题丁。

而现在适应于8051单片机串行通信的晶体：11.059MHz或22.118MHz，已开发出。单片机采用这种晶体后波特率有很大改善，见表2所示。数据传送率可达57．6kps（使DS87C520单片机波特率倍增，当SMOD=1后可达115.2kps），这样高的通信速率—波特率对于当前大多数单片机（或微处理器）系统已是很可观了。随着晶体11.059MHz或22.118MHz产品逐步市场化，使单片机应用糸统大为拓宽。

定时器1自动重装载值

Fosc=11.059MHz时的波特率

Fosc=22.118MHz时的波特率

255

28，799.5

57598.9

254

14399.7

28799.5

253

9599.8

19199.6

250

4799.91

9599.83

244

2399.95

4799.91

232

1199.98

2399.95

208

599.98

119.98

160

299.99

599.99

64

149.99

299.99

注：波特率与规定速率的偏差3％对于时钟精度提出了要求，即便采用专为RS-232串行通信优选的时钟频率，如果时钟频率变化超出3％，仍然会影响到通信的稳定.