MB89P475的UART/SIO结构与应用
摘要：mb89p475是富士通公司生产的八位单片机。该单片机具有丰富的软、硬件资源和良好的emc性能，可广泛应用于家电控制等产品中。该器件内含两路uart/sio接口，非常适用于计算机集中控制和管理的多级通信控制系统中。文中介绍了该单片机的特点和uart/sio结构，给出了mb89p475在lsp300型中央空调的计算机集控系统中的设计应用方法。
ｍｂ８９ｐ４７５是富士通公司生产的ｆ２ｍｃ－８ｌ ｍｂ８９４７０单片机系列产品。该产品具有丰富的软、硬件资源和良好的ｅｍｃ性能，而且其程序空间（１６ｋ×８ｂｉｔｓ ｐｒｏｍ）和数据空间（５１２×８ｂｉｔｓ ｒａｍ）大小适中,定时器资源和中断资源丰富。双路ｕａｒｔ／ｓｉｏ接口的设置是该产品的一大特点。在指令设计方面，利用该单片机可以直接进行１６位数据的比较和算术运算。ｍｂ８９ｐ４７５的高性价比和合理的资源配置，使其可以广泛应用于家用电器控制和工业控制等应用领域。此外，在多级数据通信控制系统的开发设计中，ｍｂ８９ｐ４７５也是一款不可多得的单片机产品。
１ ｍｂ８９ｐ４７５简介
１．１ 引脚功能
ｍｂ８９ｐ４７５（ｏｔｐ型号）相应的掩膜（ｍａｓｋ）产品型号为ｍｂ８９４７５，它具有两种封装形式，分别是４８－ｐｉｎ ｐｌａｓｔｉｃ ｓｈ－ｄｉｐ和４８－ｐｉｎ ｐｌａｓｔｉｃ ｑｆｐ封装。本文以ｓｈ－ｄｉｐ封装形式为例来介绍其引脚定义，图１所示是该封装的引脚排列图，现将各引脚的功能说明如下：
ｘ０，ｘ１：振荡器输入、输出；
ｍｏｄｅ：模式设定引脚，使用时，该引脚通常直接接地；
ｒｓｔ：复位脚，低电平复位；
ｐ００／ａｎ０～ｐ０７／ａｎ７：通用ｉ／ｏ口或ａ／ｄ输入口；
ｐ１０～ｐ１３：通用ｉ／ｏ口或沿触发中断输入口；
ｐ１４～ｐ１７：通用ｉ／ｏ口或定时器输入（ｅｃ）、输出口（ｔｏ）；
ｐ２０～ｐ２２：通用ｉ／ｏ口或ｕａｒｔ／ｓｉｏ１的时钟输入、数据输出和输入口；
ｐ２３：通用ｉ／ｏ口或ｐｗｃ（脉宽测量）输入口；
ｐ２４：通用ｉ／ｏ口或ｐｗｍ（脉宽调制）输出口；
ｐ２５～ｐ２７：通用ｉ／ｏ口或ｕａｒｔ／ｓｉｏ２的数据输入、数据输出、时钟输入口；
ｐ３０＊～ｐ３６＊：大电流驱动输出口，其中，ｐ３０／ｂｕｚ＊可作蜂鸣器驱动口；
ｐ４０～ｐ４１：在ｍｂ８９ｐ４７５（１０２）（单时钟系统）中为通用输入口，在ｍｂ８９ｐ４７５（２０２）（双时钟系统）中为副时钟连接引脚；
ｐ４２：通用输入口；
ｐ５０～ｐ５４：通用ｉ／ｏ口或电平触发中断输入口（低电平中断）；
ｃ：接０．１μｆ电容到地；
ｖｃｃ、ｖｓｓ：电源（＋５ｖ）和接地（ｇｎｄ）引脚；
ａｖｃｃ、ａｖｓｓ：ａ／ｄ电路的参考电源和地。
１．２ 主要特点
ｍｂ８９ｐ４７５内含六个定时器，分别为：ｐｗｃ（脉宽测量）定时器（可用作时间间隔定时器）、ｐｗｍ（脉宽调制）定时器（可用作时间间隔定时器）、２个８／１６ｂｉｔ 定时／计数器、一个２１－ｂｉｔ时间基准定时器和一个ｗａｔｃｈ比例器。此外，ｍｂ８９ｐ４７５还具有如下特点：
●带有蜂鸣器驱动，可由程序选择７种驱动信号频率；
●可外部中断，包括４个沿触发中断通道和５个电平触发中断通道；
●内含８通道１０位ａ／ｄ转换器；
图3
●内含ｕａｒｔ／ｓｉｏ 异步／同步数据接收／发射器；
●可低功耗工作，具有ｓｔｏｐ模式、ｓｌｅｅｐ模式、副时钟模式、ｗａｔｃｈ模式等多种工作模式；
●带有ｗａｔｃｈｄｏｇ 定时复位功能；
●最大可用３９路ｉ／ｏ口。
２ ｍｂ８９ｐ４７５的ｕａｒｔ／ｓｉｏ结构
ｍｂ８９ｐ４７５的最大特点就是内部集成了一个ｕａｒｔ／ｓｉｏ通用串行数据通信接口，可通过片内双缓冲器实现全双工双向通信?同时?ｕａｒｔ／ｓｉｏ可编程配置为异步或同步通信模式；其内部波特率发生器既可以选择１４种不同的波特率?也可由外部时钟设置波特率?其数据传输格式见表１所列。该数据传输格式基于ｎｒｚ（不归零）系统。
表1 uart/sio数据格式
模 式 数据长度（bit） 通信模式 停止位长度
无校验 有校验
0 7 8 异步 1bit或2bits
8 9
1 8 同步 --
ｍｂ８９ｐ４７５内含六个寄存器，分述如下：
bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0
md pen tdp sbl cl clk2 clk1 clk0
（１） ｓｍｃ１１／２１：模式控制寄存器１（地址：００２６ｈ／００２ｂｈ，初始化值：００００００００ｈ）的格式如下：
其中，ｍｄ为通信模式控制位，该位为０为异步通信（ｕａｒｔ），为１时同步通信（ｓｉｏ）；
ｐｅｎ为校验控制位，该位为０表示无校验，为１表示有校验（由ｂｉｔ５选择奇、偶校验）；
ｔｄｐ为奇、偶校验位，０为偶校验，１为奇校验；
ｓｂｌ是停止位长度控制位，０ 为选择１ｂｉｔ停止位，１为选择２ ｂｉｔ停止位；
ｃｌ为字符长度控制位，０ 为选择７ ｂｉｔ数据长度，１为选择８ ｂｉｔ数据长度；
ｃｌｋ２～ｃｌｋ０：通信时钟选择位，具体操作见表２所列。
表2 时钟选择
clk2 clk1 clk0 选 择 时 钟
0 0 0 2个指令周期
0 0 1 8个指令周期
0 1 0 32个指令周期
0 1 1 波特率发生器控制
1 0 0 外部时钟
（２）ｓｍｃ１２／２２：模式控制寄存器２（地址：００２７ｈ／００２ｃｈ，初始化值：００００００００ｈ）的格式如下：
bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0
rerc rxe txe brge txoe scke rie tie
其中，ｒｅｒｃ：各接收标志清除位。置０时，清除所有错误标志，置１无效；
ｒｘｅ：数据接收允许位，置０时禁止接收，置１时允许接收；
ｔｘｅ：数据发射允许位，置０时禁止发射，置１时允许发射；
ｂｒｇｅ：波特率发生器启动位，０为停止，１为启动；
ｔｘｏｅ：串行数据输出允许位，置０时，ｐ２１／ｓｏ１、ｐ２６／ｓｏ２为通用ｉ／ｏ口，置１时，ｐ２１／ｓｏ１、ｐ２６／ｓｏ２为串行数据输出口；
ｓｃｋｅ：串行时钟输出允许位，置０时，ｐ２０／ｓｃｋ１、ｐ２７／ｓｃｋ２为通用ｉ／ｏ口或串行时钟输入口，置１时，ｐ２０／ｓｃｋ１、ｐ２７／ｓｃｋ２为串行时钟输出口；
ｒｉｅ：接收中断允许位，置０时，接收中断禁止，置１时，接收中断允许；
ｔｉｅ：发射中断允许位，置０时，发射中断禁止，置１时，发射中断允许。
（３） ｓｓｄ１／２：状态与数据寄存器（地址：００２８ｈ／００２ｄｈ，初始化值：００００１－－－ｈ），格式如下：
bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0
pre ove fer rdrf tdre -- -- --
其中，ｐｒｅ：为校验错误标志，０为无校验错误，１为校验错误；
ｏｖｅ：溢出错误标志，０为无溢出错误，１为溢出错误；
ｆｅｒ：帧错误标志，０为无帧错误，１为帧错误；
ｒｄｒｆ：接收数据寄存器满标志，０为寄存器空，１为接收数据满；
ｔｄｒｅ：发射数据寄存器空标志，０为发射数据满，１为寄存器空。
这里，ｓｓｄ１／２是只读寄存器。若接收中断允许（ｒｉｅ＝１），那么任何错误标志置“１”都将产生接收中断。因此，在程序中将ｒｅｒｃ（ｓｍｃ１２／２２中的ｂｉｔ７）置“１”，可将各错误标志清零。
（４）ｓｒｃ１／２：波特率控制寄存器（地址：００２ａｈ／００２ｆｈ，初始化值：ｘｘｘｘｘｘｘｘｈ）
当ｓｍｃ１１／ｓｍｃ２１寄存器中的ｃｌｋ２ ～ ｃｌｋ０设为“０１１”时，由于选择的是波特率发生器作为串行时钟（异步通信方式使用），因此，只有在ｕａｒｔ／ｓｉｏ停止工作时，写入ｓｒｃ１／２的数据才有效。此时，波特率计算方法如下（ｃｌｋ２～ｃｌｋ０设为“０１１”）：
波特率＝１／（１６ｎｔｉｎｔ）
式中，ｎ为写入ｓｒｃ１／２的数值，ｔｉｎｔ为指令周期，其值可通过对相关寄存器编程设定为４／ｆｃｈ、８／ｆｃｈ、１６／ｆｃｈ、６４／ｆｃｈ（其中ｆｃｈ为系统时钟振荡器频率）。
（５） ｓｉｄｒ１／２： 输入数据寄存器（地址：００２９ｈ／００２ｅｈ，初始化值：ｘｘｘｘｘｘｘｘｈ）
该寄存器用于存放接收到的数据。当数据接收完成时，ｒｓｒｆ位（ｓｓｄ１／２中的ｂｉｔ４）被置“１”，此时若接收中断允许，将产生接收中断请求。读出接收数据后，ｒｓｒｆ位自动清“０”。
系统检测到接收中断请求后，应检查ｒｓｒｆ位是否为“１”，若为“０”，说明该中断是由于接收错误产生的，ｓｉｄｒ１／２并未接收到数据，此时应在相应的程序中作相应处理。
（６） ｓｏｄｒ１／２：输出数据寄存器（地址：００２９ｈ／００２ｅｈ，初始化值：ｘｘｘｘｘｘｘｘｈ）
ｓｏｄｒ１／２与ｓｉｄｒ１／２具有相同的地址。发射允许时，将发射数据写入该寄存器即可直接转送到发射寄存器，并通过发射移位寄存器发送到串行数据输出口（ｓｏ１／２）。
图5
发射数据写入ｓｏｄｒ１／２寄存器时，发射数据标志位ｔｄｒｅ同时被清“０”，发射数据转送到发射移位寄存器后，ｔｄｒｅ被置“１”，意味着ｓｏｄｒ１／２寄存器可以写入下一个发射数据，同时，若发射中断允许，将产生发射中断请求。
若将发射数据长度设为７ ｂｉｔｓ，则数据的第７位（最高位）无效。
３ ｌｓｒ３００型集控系统的构成
图２所示为ｌｓｒ３００型中央空调计算机集控系统的结构框图，该系统采用ｒｓ－４８５总线结构方式，由计算机控制管理平台、ｒｓ－２３２／ｒｓ－４８５转换模块、１４个控制终端（包括通信板和主控系统，其控制终端数量可以根据实际要求增加或减少）组成。其中计算机控制管理平台主要用于数据通信、系统检测、功能设定和控制以及查询等管理工作。
系统中的ｒｓ－２３２／ｒｓ－４８５转换模块由ｍａｘ-ｉｍ公司生产的ｍａｘ４９１ｅ、ｍａｘ２３２ａ组成，该模块的电路连接如图３所示。
通信板由ｍｂ８９ｐ４７５为核心组成，其结构如图４所示。图中的ｒｓ－４８５接口由ｍａｘ４９１ｅ完成，接收器处于常通状态（ｒｅ接地），发射器的选通（ｄｅ端）由ｍｂ８９ｐ４７５的ｐ２．７口控制（高电平选通）。通信板主要完成以下功能：
（１） 用拨码开关实现各控制终端的地址编码；
（２） 机组的本地操作控制与显示（包括本地查询、设置和控制）；
（３） 分别与计算机和主控系统通信，实现主控系统与计算机之间的数据传送。其中，与计算机之间采用ｒｓ－４８５总线方式进行连接，而与主控系统之间则采用电流环方式连接；
（４） 记忆机组的设定信息、故障信息和累计运行时间。
此外，系统中的主控系统也可采用ｌｓｒ３００中央空调单机组控制系统实现（详见参考资料?１?）。
４ ｍｂ８９ｐ４７５的通信软件设计
４．１ 通信板与计算机通信
（１）通信协议
通信板与计算机的通信采用ｒｓ－４８５总线方式连接，通信过程由计算机主控，通信数据采用ｒｓ－２３２标准数据格式[２]。
当通信板接收到正确的同步码和地址码时，表示该通信板可以与计算机通信。此时可选择ｍｂ８９ｐ４７５的ｕａｒｔ／ｓｉｏ２为ｕａｒｔ（两线异步）通信模式，通信数据格式定义为１位起始位，８位数据长度和１位停止位，无校验位。
（２）软件设计
ｕａｒｔ／ｓｉｏ２相关寄存器初始化如下：
ｍｏｖ ｓｃｒ２，＃１０４ ；设定波特率＝１２００ｂｐｓ（系统时钟ｆｃｈ＝８．０００ｍｈｚ）
ｍｏｖ ｓｍｃ２１，＃００００１０１１ｂ ；选择ｕａｒｔ模式，１ｂｉｔ停止位，８ｂｉｔｓ数据长度，无校验位
ｍｏｖ ｓｍｃ２２，＃０１１１１０１０ｂ ；允许接收中断，禁止发射中断，发射允许，接收允许
数据发射采用查询方式进行，即发射子程序置于主程序循环中，可通过查询发射数据寄存器空标志位ｔｄｒｅ决定是否写入下一个发射数据。发射子程序流程图如图５所示。
数据接收采用中断方式进行。程序进入接收中断服务程序时，应首先根据接收数据满标志位ｒｄｒｆ的状态来判断中断请求是否是由于接收错误产生的（产生中断时，接收数据满标志位ｒｄｒｆ＝０），然后由判断结果决定是接收数据还是进行出错处理。中断服务程序的流程图如图６所示。
４．２ 通信板与主控系统通信
（１）通信协议
通信板与主控系统的通信采用电流环方式实现，这样可以增强通信的可靠性。通信过程由通信板主控，通信数据采用ｒｓ－２３２标准数据格式[２]。
可选择ｍｂ８９ｐ４７５的ｕａｒｔ／ｓｉｏ１为ｕａｒｔ（两线异步）通信模式，通信数据格式定义为１位起始位，８位数据长度和１位停止位，无校验位。
(２)软件设计
相关寄存器初始化如下：
ｍｏｖ ｓｃｒ１，＃５２ ；设定波特率＝２４００ｂｐｓ（系统时钟ｆｃｈ＝８．０００ｍｈｚ）
ｍｏｖ ｓｍｃ１１，＃００００１０１１ｂ ；选择ｕａｒｔ模式，１ｂｉｔ停止位，８ｂｉｔｓ数据长度，无校验位
ｍｏｖ ｓｍｃ１２，＃０１１１１０１０ｂ ；允许接收中断，禁止发射中断，发射允许，接收允许
具体的编程方法与通信板和计算机的通信编程方法相同。
５ 结语
虽然ｍｂ８９ｐ４７５的双路ｕａｒｔ／ｓｉｏ结构具有灵活、安全的特点，但合理的程序设计也至关重要。在ｌｓｒ３００中央空调计算机集控系统中，以ｍｂ８９ｐ４７５为核心设计的通信板，充分合理地利用了ｍｂ８９ｐ４７５的双路ｕａｒｔ／ｓｉｏ资源。它可以作为各控制终端与计算机交换数据的枢纽，同时还避免了主控系统的重复开发。目前该系统已投入使用，其方便、灵活的操作模式和安全可靠的运行已得到了用户的肯定。
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ｍｂ８９ｐ４７５是富士通公司生产的ｆ２ｍｃ－８ｌ ｍｂ８９４７０单片机系列产品。该产品具有丰富的软、硬件资源和良好的ｅｍｃ性能，而且其程序空间（１６ｋ×８ｂｉｔｓ ｐｒｏｍ）和数据空间（５１２×８ｂｉｔｓ ｒａｍ）大小适中,定时器资源和中断资源丰富。双路ｕａｒｔ／ｓｉｏ接口的设置是该产品的一大特点。在指令设计方面，利用该单片机可以直接进行１６位数据的比较和算术运算。ｍｂ８９ｐ４７５的高性价比和合理的资源配置，使其可以广泛应用于家用电器控制和工业控制等应用领域。此外，在多级数据通信控制系统的开发设计中，ｍｂ８９ｐ４７５也是一款不可多得的单片机产品。
１ ｍｂ８９ｐ４７５简介
１．１ 引脚功能
ｍｂ８９ｐ４７５（ｏｔｐ型号）相应的掩膜（ｍａｓｋ）产品型号为ｍｂ８９４７５，它具有两种封装形式，分别是４８－ｐｉｎ ｐｌａｓｔｉｃ ｓｈ－ｄｉｐ和４８－ｐｉｎ ｐｌａｓｔｉｃ ｑｆｐ封装。本文以ｓｈ－ｄｉｐ封装形式为例来介绍其引脚定义，图１所示是该封装的引脚排列图，现将各引脚的功能说明如下：
ｘ０，ｘ１：振荡器输入、输出；
ｍｏｄｅ：模式设定引脚，使用时，该引脚通常直接接地；
ｒｓｔ：复位脚，低电平复位；
ｐ００／ａｎ０～ｐ０７／ａｎ７：通用ｉ／ｏ口或ａ／ｄ输入口；
ｐ１０～ｐ１３：通用ｉ／ｏ口或沿触发中断输入口；
ｐ１４～ｐ１７：通用ｉ／ｏ口或定时器输入（ｅｃ）、输出口（ｔｏ）；
ｐ２０～ｐ２２：通用ｉ／ｏ口或ｕａｒｔ／ｓｉｏ１的时钟输入、数据输出和输入口；
ｐ２３：通用ｉ／ｏ口或ｐｗｃ（脉宽测量）输入口；
ｐ２４：通用ｉ／ｏ口或ｐｗｍ（脉宽调制）输出口；
ｐ２５～ｐ２７：通用ｉ／ｏ口或ｕａｒｔ／ｓｉｏ２的数据输入、数据输出、时钟输入口；
ｐ３０＊～ｐ３６＊：大电流驱动输出口，其中，ｐ３０／ｂｕｚ＊可作蜂鸣器驱动口；
ｐ４０～ｐ４１：在ｍｂ８９ｐ４７５（１０２）（单时钟系统）中为通用输入口，在ｍｂ８９ｐ４７５（２０２）（双时钟系统）中为副时钟连接引脚；
ｐ４２：通用输入口；
ｐ５０～ｐ５４：通用ｉ／ｏ口或电平触发中断输入口（低电平中断）；
ｃ：接０．１μｆ电容到地；
ｖｃｃ、ｖｓｓ：电源（＋５ｖ）和接地（ｇｎｄ）引脚；
ａｖｃｃ、ａｖｓｓ：ａ／ｄ电路的参考电源和地。
１．２ 主要特点
ｍｂ８９ｐ４７５内含六个定时器，分别为：ｐｗｃ（脉宽测量）定时器（可用作时间间隔定时器）、ｐｗｍ（脉宽调制）定时器（可用作时间间隔定时器）、２个８／１６ｂｉｔ 定时／计数器、一个２１－ｂｉｔ时间基准定时器和一个ｗａｔｃｈ比例器。此外，ｍｂ８９ｐ４７５还具有如下特点：
●带有蜂鸣器驱动，可由程序选择７种驱动信号频率；
●可外部中断，包括４个沿触发中断通道和５个电平触发中断通道；
●内含８通道１０位ａ／ｄ转换器；
图3
●内含ｕａｒｔ／ｓｉｏ 异步／同步数据接收／发射器；
●可低功耗工作，具有ｓｔｏｐ模式、ｓｌｅｅｐ模式、副时钟模式、ｗａｔｃｈ模式等多种工作模式；
●带有ｗａｔｃｈｄｏｇ 定时复位功能；
●最大可用３９路ｉ／ｏ口。
２ ｍｂ８９ｐ４７５的ｕａｒｔ／ｓｉｏ结构
ｍｂ８９ｐ４７５的最大特点就是内部集成了一个ｕａｒｔ／ｓｉｏ通用串行数据通信接口，可通过片内双缓冲器实现全双工双向通信?同时?ｕａｒｔ／ｓｉｏ可编程配置为异步或同步通信模式；其内部波特率发生器既可以选择１４种不同的波特率?也可由外部时钟设置波特率?其数据传输格式见表１所列。该数据传输格式基于ｎｒｚ（不归零）系统。
表1 uart/sio数据格式
模 式 数据长度（bit） 通信模式 停止位长度
无校验 有校验
0 7 8 异步 1bit或2bits
8 9
1 8 同步 --
ｍｂ８９ｐ４７５内含六个寄存器，分述如下：
bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0
md pen tdp sbl cl clk2 clk1 clk0
（１） ｓｍｃ１１／２１：模式控制寄存器１（地址：００２６ｈ／００２ｂｈ，初始化值：００００００００ｈ）的格式如下：
其中，ｍｄ为通信模式控制位，该位为０为异步通信（ｕａｒｔ），为１时同步通信（ｓｉｏ）；
ｐｅｎ为校验控制位，该位为０表示无校验，为１表示有校验（由ｂｉｔ５选择奇、偶校验）；
ｔｄｐ为奇、偶校验位，０为偶校验，１为奇校验；
ｓｂｌ是停止位长度控制位，０ 为选择１ｂｉｔ停止位，１为选择２ ｂｉｔ停止位；
ｃｌ为字符长度控制位，０ 为选择７ ｂｉｔ数据长度，１为选择８ ｂｉｔ数据长度；
ｃｌｋ２～ｃｌｋ０：通信时钟选择位，具体操作见表２所列。
表2 时钟选择
clk2 clk1 clk0 选 择 时 钟
0 0 0 2个指令周期
0 0 1 8个指令周期
0 1 0 32个指令周期
0 1 1 波特率发生器控制
1 0 0 外部时钟
（２）ｓｍｃ１２／２２：模式控制寄存器２（地址：００２７ｈ／００２ｃｈ，初始化值：００００００００ｈ）的格式如下：
bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0
rerc rxe txe brge txoe scke rie tie
其中，ｒｅｒｃ：各接收标志清除位。置０时，清除所有错误标志，置１无效；
ｒｘｅ：数据接收允许位，置０时禁止接收，置１时允许接收；
ｔｘｅ：数据发射允许位，置０时禁止发射，置１时允许发射；
ｂｒｇｅ：波特率发生器启动位，０为停止，１为启动；
ｔｘｏｅ：串行数据输出允许位，置０时，ｐ２１／ｓｏ１、ｐ２６／ｓｏ２为通用ｉ／ｏ口，置１时，ｐ２１／ｓｏ１、ｐ２６／ｓｏ２为串行数据输出口；
ｓｃｋｅ：串行时钟输出允许位，置０时，ｐ２０／ｓｃｋ１、ｐ２７／ｓｃｋ２为通用ｉ／ｏ口或串行时钟输入口，置１时，ｐ２０／ｓｃｋ１、ｐ２７／ｓｃｋ２为串行时钟输出口；
ｒｉｅ：接收中断允许位，置０时，接收中断禁止，置１时，接收中断允许；
ｔｉｅ：发射中断允许位，置０时，发射中断禁止，置１时，发射中断允许。
（３） ｓｓｄ１／２：状态与数据寄存器（地址：００２８ｈ／００２ｄｈ，初始化值：００００１－－－ｈ），格式如下：
bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0
pre ove fer rdrf tdre -- -- --
其中，ｐｒｅ：为校验错误标志，０为无校验错误，１为校验错误；
ｏｖｅ：溢出错误标志，０为无溢出错误，１为溢出错误；
ｆｅｒ：帧错误标志，０为无帧错误，１为帧错误；
ｒｄｒｆ：接收数据寄存器满标志，０为寄存器空，１为接收数据满；
ｔｄｒｅ：发射数据寄存器空标志，０为发射数据满，１为寄存器空。
这里，ｓｓｄ１／２是只读寄存器。若接收中断允许（ｒｉｅ＝１），那么任何错误标志置“１”都将产生接收中断。因此，在程序中将ｒｅｒｃ（ｓｍｃ１２／２２中的ｂｉｔ７）置“１”，可将各错误标志清零。
（４）ｓｒｃ１／２：波特率控制寄存器（地址：００２ａｈ／００２ｆｈ，初始化值：ｘｘｘｘｘｘｘｘｈ）
当ｓｍｃ１１／ｓｍｃ２１寄存器中的ｃｌｋ２ ～ ｃｌｋ０设为“０１１”时，由于选择的是波特率发生器作为串行时钟（异步通信方式使用），因此，只有在ｕａｒｔ／ｓｉｏ停止工作时，写入ｓｒｃ１／２的数据才有效。此时，波特率计算方法如下（ｃｌｋ２～ｃｌｋ０设为“０１１”）：
波特率＝１／（１６ｎｔｉｎｔ）
式中，ｎ为写入ｓｒｃ１／２的数值，ｔｉｎｔ为指令周期，其值可通过对相关寄存器编程设定为４／ｆｃｈ、８／ｆｃｈ、１６／ｆｃｈ、６４／ｆｃｈ（其中ｆｃｈ为系统时钟振荡器频率）。
（５） ｓｉｄｒ１／２： 输入数据寄存器（地址：００２９ｈ／００２ｅｈ，初始化值：ｘｘｘｘｘｘｘｘｈ）
该寄存器用于存放接收到的数据。当数据接收完成时，ｒｓｒｆ位（ｓｓｄ１／２中的ｂｉｔ４）被置“１”，此时若接收中断允许，将产生接收中断请求。读出接收数据后，ｒｓｒｆ位自动清“０”。
系统检测到接收中断请求后，应检查ｒｓｒｆ位是否为“１”，若为“０”，说明该中断是由于接收错误产生的，ｓｉｄｒ１／２并未接收到数据，此时应在相应的程序中作相应处理。
（６） ｓｏｄｒ１／２：输出数据寄存器（地址：００２９ｈ／００２ｅｈ，初始化值：ｘｘｘｘｘｘｘｘｈ）
ｓｏｄｒ１／２与ｓｉｄｒ１／２具有相同的地址。发射允许时，将发射数据写入该寄存器即可直接转送到发射寄存器，并通过发射移位寄存器发送到串行数据输出口（ｓｏ１／２）。
图5
发射数据写入ｓｏｄｒ１／２寄存器时，发射数据标志位ｔｄｒｅ同时被清“０”，发射数据转送到发射移位寄存器后，ｔｄｒｅ被置“１”，意味着ｓｏｄｒ１／２寄存器可以写入下一个发射数据，同时，若发射中断允许，将产生发射中断请求。
若将发射数据长度设为７ ｂｉｔｓ，则数据的第７位（最高位）无效。
３ ｌｓｒ３００型集控系统的构成
图２所示为ｌｓｒ３００型中央空调计算机集控系统的结构框图，该系统采用ｒｓ－４８５总线结构方式，由计算机控制管理平台、ｒｓ－２３２／ｒｓ－４８５转换模块、１４个控制终端（包括通信板和主控系统，其控制终端数量可以根据实际要求增加或减少）组成。其中计算机控制管理平台主要用于数据通信、系统检测、功能设定和控制以及查询等管理工作。
系统中的ｒｓ－２３２／ｒｓ－４８５转换模块由ｍａｘ-ｉｍ公司生产的ｍａｘ４９１ｅ、ｍａｘ２３２ａ组成，该模块的电路连接如图３所示。
通信板由ｍｂ８９ｐ４７５为核心组成，其结构如图４所示。图中的ｒｓ－４８５接口由ｍａｘ４９１ｅ完成，接收器处于常通状态（ｒｅ接地），发射器的选通（ｄｅ端）由ｍｂ８９ｐ４７５的ｐ２．７口控制（高电平选通）。通信板主要完成以下功能：
（１） 用拨码开关实现各控制终端的地址编码；
（２） 机组的本地操作控制与显示（包括本地查询、设置和控制）；
（３） 分别与计算机和主控系统通信，实现主控系统与计算机之间的数据传送。其中，与计算机之间采用ｒｓ－４８５总线方式进行连接，而与主控系统之间则采用电流环方式连接；
（４） 记忆机组的设定信息、故障信息和累计运行时间。
此外，系统中的主控系统也可采用ｌｓｒ３００中央空调单机组控制系统实现（详见参考资料?１?）。
４ ｍｂ８９ｐ４７５的通信软件设计
４．１ 通信板与计算机通信
（１）通信协议
通信板与计算机的通信采用ｒｓ－４８５总线方式连接，通信过程由计算机主控，通信数据采用ｒｓ－２３２标准数据格式[２]。
当通信板接收到正确的同步码和地址码时，表示该通信板可以与计算机通信。此时可选择ｍｂ８９ｐ４７５的ｕａｒｔ／ｓｉｏ２为ｕａｒｔ（两线异步）通信模式，通信数据格式定义为１位起始位，８位数据长度和１位停止位，无校验位。
（２）软件设计
ｕａｒｔ／ｓｉｏ２相关寄存器初始化如下：
ｍｏｖ ｓｃｒ２，＃１０４ ；设定波特率＝１２００ｂｐｓ（系统时钟ｆｃｈ＝８．０００ｍｈｚ）
ｍｏｖ ｓｍｃ２１，＃００００１０１１ｂ ；选择ｕａｒｔ模式，１ｂｉｔ停止位，８ｂｉｔｓ数据长度，无校验位
ｍｏｖ ｓｍｃ２２，＃０１１１１０１０ｂ ；允许接收中断，禁止发射中断，发射允许，接收允许
数据发射采用查询方式进行，即发射子程序置于主程序循环中，可通过查询发射数据寄存器空标志位ｔｄｒｅ决定是否写入下一个发射数据。发射子程序流程图如图５所示。
数据接收采用中断方式进行。程序进入接收中断服务程序时，应首先根据接收数据满标志位ｒｄｒｆ的状态来判断中断请求是否是由于接收错误产生的（产生中断时，接收数据满标志位ｒｄｒｆ＝０），然后由判断结果决定是接收数据还是进行出错处理。中断服务程序的流程图如图６所示。
４．２ 通信板与主控系统通信
（１）通信协议
通信板与主控系统的通信采用电流环方式实现，这样可以增强通信的可靠性。通信过程由通信板主控，通信数据采用ｒｓ－２３２标准数据格式[２]。
可选择ｍｂ８９ｐ４７５的ｕａｒｔ／ｓｉｏ１为ｕａｒｔ（两线异步）通信模式，通信数据格式定义为１位起始位，８位数据长度和１位停止位，无校验位。
(２)软件设计
相关寄存器初始化如下：
ｍｏｖ ｓｃｒ１，＃５２ ；设定波特率＝２４００ｂｐｓ（系统时钟ｆｃｈ＝８．０００ｍｈｚ）
ｍｏｖ ｓｍｃ１１，＃００００１０１１ｂ ；选择ｕａｒｔ模式，１ｂｉｔ停止位，８ｂｉｔｓ数据长度，无校验位
ｍｏｖ ｓｍｃ１２，＃０１１１１０１０ｂ ；允许接收中断，禁止发射中断，发射允许，接收允许
具体的编程方法与通信板和计算机的通信编程方法相同。
５ 结语
虽然ｍｂ８９ｐ４７５的双路ｕａｒｔ／ｓｉｏ结构具有灵活、安全的特点，但合理的程序设计也至关重要。在ｌｓｒ３００中央空调计算机集控系统中，以ｍｂ８９ｐ４７５为核心设计的通信板，充分合理地利用了ｍｂ８９ｐ４７５的双路ｕａｒｔ／ｓｉｏ资源。它可以作为各控制终端与计算机交换数据的枢纽，同时还避免了主控系统的重复开发。目前该系统已投入使用，其方便、灵活的操作模式和安全可靠的运行已得到了用户的肯定。
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