Maschinenorientierte Programmierung - Termin 11, 16.12.2013

Prof. Dr. Sven-Hendrik Voß | Wintersemester 2013 

Technische Informatik (Bachelor), Semester 2 Termin 11, 16.12.2013 

Maschinenorientierte Programmierung

Seite 2 Aufbau und Programmierung von seriellen Kommunikationsschnittstellen | Maschinenorientierte Programmierung | Wintersemester 2013 

Inhaltsverzeichnis 

Themen und Termine 

Lernziele 

Datenkommunikation 

Parallele Datenübertragung 

Serielle Datenübertragung 

Serielle Schnittstelle 

Asynchrone Datenübertragung 

Synchrone Datenübertragung 

Serielle Schnittstelle des 8015 

SFR für serielle Schnittstelle 

Konfigurationsmodi 

Empfangen und Versenden von Daten 

Erzeugung der Baudrate 

Zusammenfassung


Themen und Termine - Seminaristischer Unterricht 

Seminaristischer Unterricht (SU) im Raum B-254, montags 10:00 - 11:30 Uhr 

Termin Datum Themen 

1 07.10. Organisatorisches, Nachtrag sequentielle Logik 

2 14.10. Einführung, Rechnerarchitekturen 

3 21.10. Befehlsausführung und Organisationsprinzipien 

4 28.10. Adressierung und Maschinenprogrammierung 

5 04.11. Programmiermodell des 8051 Mikrocontrollers 

6 11.11. Assemblersyntax des 8051 

7 18.11. Assemblersyntax und Betriebsmodi des 8051 

8 25.11. I/O Port-Programmierung, Umgang mit Instruktionen und Programme 

9 02.12. Interrupt-Programmierung 

10 09.12. Timer- und Counter-Programmierung 

11 16.12. Aufbau und Programmierung von seriellen Kommunikationsschnittstellen 

23.12. fällt aus (Weihnachtsferien) 

30.12. fällt aus (Weihnachtsferien) 

12 06.01. Benutzung der seriellen Schnittstelle, Timer, Interrupts 

13 13.01. Praxisbeispiele 

14 20.01. Hardwarenahe Programmierung in C 

15 27.01. Wiederholung und Klausurvorbereitung 

16 03.02. Klausur 

17 10.02. Klausurrückgabe und Besprechung


Lernziele 

Nach diesem Termin sollten Sie... 

◮ 

◮ 

◮ 

Grundbegriffe der Datenkommunikation verinnerlicht haben 

die prinzipiellen Vorgänge bei der 

Seriellen-Schnittstellen-Programmierung verstanden haben 

Programme zum Senden und Empfangen über die serielle Schnittstelle 

schreiben können


Datenkommunikation 

Datenübertragung 

Signal Gleichlauf Zeichenübertragung Betrieb 

analog 

asynchron 

1 1 1 0 1 1 0 1 

bitseriell 

simplex 

1 

digital 

synchron 

0 

1 

1 

bitparallel 

halbduplex 

0 

vollduplex 

Kern der Datenkommunikation: Transport von Daten → Datenübertragung 

von einem Sender mittels eines Übertragungskanals zu einem Empfänger 

In der Praxis: unterschiedliche Übertragungsmethoden, -ausführungen, 

-geschwindigkeiten


Parallele Datenübertragung 

Mehrere Bits werden zeitgleich über mehrere Datenleitungen übertragen 

Anzahl der Datenleitungen meist Vielfache von 8 (Byte-Struktur!) plus ggf. 

zusätzliche Kanäle für Parität, Taktsignal, etc. 

Beispiel: 8-Bit breite parallele Datenübertragung 

MSB 

LSB 

Sender 

0 

0 

1 

0 

1 

1 

0 

1 

Empfänger 

0 

0 

1 

0 

1 

1 

0 

1 

MSB 

LSB


Serielle Datenübertragung 

Einzelne Bits werden über eine Leitung zeitlich nacheinander übertragen 

Am Sender müssen Bytes in serielle Bits konvertiert werden 

(Parallel-Seriell-Wandler, Schieberegister), am Empfänger ist eine 

Seriell-Parallel-Wanldung nötig 

Bit-Reihenfolge und Byte-Reihenfolge müssen beachtet werden 

Beispiel: bitweise Datenübertragung (LSB first) 

Sender 

Empfänger 

MSB 

LSB 

0 

0 

1 

0 

1 

1 

0 

1 

zeitlich nacheinander (seriell) 

0 0 1 0 1 1 0 1 

MSB 

LSB 

0 

0 

1 

0 

1 

1 

0 

1 

MSB 

LSB



Für serielle Schnittstellen werden häufig folgende Abkürzungen verwendet: 

◮ 

◮ 

UART: Universal Asynchronous Receiver Transmitter 

USART: Universal Synchronous/Asynchronous Receiver Transmitter 

U(S)ART: Art der seriellen Datenübertragung auf logischer Ebene 

◮ 

◮ 

unabhängig von Spannungen (5V TTL-, 3V CMOS-Pegel, etc.) 

unabhängig von IO-Standards (RS232, optisch, high oder low aktiv, etc.) 

RS232: Schnittstellenstandard (Datenübertragung auf elektrischer Ebene) 

◮ 

◮ 

◮ 

◮ 

Festlegung von Übertragungspegeln: +/-12V Pegel, bipolar pro Leitung, 

low-aktiv 

Definition von Signalen: 2 Datenleitungen und viele Steuerleitungen 

Festlegung des physikalischen Interface: 9-poliger DSUB-Stecker (ältere 

Systeme: 25-poliger Stecker) 

Festlegung von Reichweite: üblicherweise 6-8 Meter



Controller Board 

Mikrocontroller 

UART 

TxD 

RxD 

RS232 

Transceiver 

DSUB9 

Buchse 

Verbindung 

zum PC o.ä. 

Bidirektionale UART benötigt 2 Daten-Leitungen und Masse (GND) 

◮ 

” 

TxD“ (Transmit Data = Daten Senden) - P3.0 (Port 3) 

◮ 

” 

RxD“ (Receive Data = Daten Empfangen) - P3.1 (Port 3)



Controller Board 

Mikrocontroller 

UART 

RS232 

Pegelwandlung! 

Transceiver 

TxD 

RxD 

DSUB9 

Buchse 

Verbindung 

zum PC o.ä. 

5V TTL 

Pegel 

RS232 

Pegel 

(+/-12V) 

Signale direkt am Mikrocontroller sind (fast immer) CMOS- oder TTL-Pegel 

◮ 

kein direkter Anschluss einer RS232-Schnittstelle o.ä. möglich 

Für verschiedene Schnittstellen existieren passende Treiber/Receiver ICs 

◮ 

Pegelwandung für Kompatibilität mit RS232-Schnittstelle

Seite 11 Aufbau und Programmierung von seriellen Kommunikationsschnittstellen | Maschinenorientierte Programmierung | Wintersemester 2013 


RS232-Schnittstelle über DSUB9 Buchse 

RS232 Stecker DSUB9 

Pin Beschreibung 

1 Data carrier detect (DCD) 

2 Recieved data (RxD) 

3 Transmitted data (TxD) 

4 Data terminal ready (DTR) 

5 Signal ground (GND) 

6 Data set ready (DSR) 

7 Request to send (RTS) 

8 Clear to send (CTS) 

9 Ring indicator (RI)



Zeichensynchronisation: Empfangstakt synchronisiert sich nach jedem 

übertragenen Zeichen erneut mit Sendetakt 

Zur Synchronisation der Datenübertragung wird ein Start Bit (0) sowie ein 

oder mehrere Stop Bits (1) benötigt 

Folgendes muss im Vorfeld der Übertragung bekannt sein: 

◮ 

◮ 

◮ 

Schrittgeschwindigkeit (Baudrate) 

Anzahl Datenbytes pro Zeichen 

Parität 

◮ Anzahl Stop Bits (üblicherweise 1 oder 2) 

Erkennbar: gesenkte Übertragungsrate, da z.B. für 8 Informationsbits mind. 

10 Bits über die Leitung gesendet werden müssen (25% Overhead)



Zeichenfolge besteht aus einer Folge von Datenbits, die für jedes Zeichen 

von Start- und Stop Bit eingerahmt werden 

Zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zeichen können beliebig lange Pausen 

sein, da Beginn eines Zeichens am Start Bit eindeutig erkannt wird 

T 

E S T 

0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 

Start Bit 

Datenbits 

Datenbits 

Datenbits 

Datenbits 

Start Bit Start Bit Start Bit 

Stop Bits Stop Bits Stop Bits Stop Bits 

Datenstrom asynchron



Ablauf bei asynchroner Datenübertragung 

◮ Leitung liegt im Ruhezustand immer auf logisch 1 

◮ jedem Zeichen ist ein Start Bit vorangestelt (immer Wert 0) 

→ Empfangsbaustein erkennt wann ein Zeichen ankommt 

◮ 

◮ 

Datenbits in LSB-first Reihenfolge 

nach Datenbits folgt optional Prüfbit (Parity) 

◮ letztlich folgen 1 oder 2 Stop Bits (immer Wert 1) 

→ somit Trennung zum nächsten Start Bit



Übertragung wird mit einem Taktsignal zeitlich synchronisiert → kein Start 

bzw. Stop Bit nötig, auch Schrittgeschwindigkeit (Baudrate) muss nicht 

zwangsläufig bekannt sein 

Rahmensynchronisation: Empfangstakt synchronisiert sich erst nach 

Übertragung eines größeren Datenblocks erneut mit Sendetakt 

Damit: höherer Datendurchsatz, da mehrere hundert Bytes ohne Pause 

zwischen einzelnen Zeichen übertragen werden (ohne Redundanz) 

Man unterscheidet zwischen zwei Protokollklassen 

◮ 

◮ 

Zeichenorientierte Übertragung 

Bitorientierte Übertragung



Zeichenfolge besteht aus einer Folge von Datenbits, die hintereinander als 

Ganzes übertragen wird 

Sender und Empfänger müssen nur am Anfang der Übertragung durch eine 

vereinbarte Bitfolge synchronisiert werden (oder per separater Taktleitung) 

T 

E S T 

0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 

Datenstrom synchron



Ablauf bei synchroner Datenübertragung 

◮ 

◮ 

◮ 

◮ 

◮ 

Taktsignal oder Synchronisation zu Beginn der Datenübertragung nötig 

→ damit Empfangsbaustein Anfang einzelner Zeichen erkennt 

Synchronisation geschieht durch Übertragung einiger 

Synchronisationszeichen 

wenn keine Daten zur Übertragung anstehen: Idle-Sequenz zur 

Synchronisation 

synchrone Übertragung erfolgt blockweise (Datenblock durch 

Blocksicherungszeichen (Prüfsumme, CRC) und Blockendekennzeichnung 

markiert) 

Datenbits in LSB-first Reihenfolge


Serielle Schnittstelle des 8015 

Serielle Schnittstelle des 8051 ist eine Vollduplex-Schnittstelle (zeitgleiches 

Versenden und Empfangen von Daten möglich) 

Schnittstelle besitzt einen Empfangspuffer → weiteres Datenbyte kann 

empfangen werden, obwohl letztes Byte noch nicht ausgelesen wurde 

Programmierung (SCON) und Datentransfer (SBUF) der seriellen 

Schnittstelle erfolgt über SFRs 

Ein/Ausgabepufferregister SBUF: physikalisch zwei Register, aber nur eine 

Adresse 

Betrieb in 4 verschiedenen Modi: 1x synchron, 3x asynchron 

Baudrate der seriellen Schnittstelle kann über verschiedene Möglichkeiten 

erzeugt werden: 

◮ 

◮ 

Baudrate wird von der Oszillatorfrequenz abgeleitet 

Baudrate wird mittels Timer 1 erzeugt



Special Function Register SCON 

◮ 

◮ 

◮ 

an Adresse 98h, bitadressierbar 

Reset Wert 00h 

Kontroll- und Statusregister für die serielle Schnittstelle 

Serial Control Register 

SCON 

MSB 

SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI LSB 

SM0, SM1 Auswahl der 4 Betriebs-Modi 0, 1, 2, 3 

SM2 Hilfsbit für Multicontroller-Kommunikation: bei Modus 0 Wert 0, bei Modus 1 Wert 1, bei 

Modi 2 und 3 Wert 1: RI wird nicht aktiviert, wenn empfangenes Datenbit 9 Wert 0 hat 

REN generelle Empfangsfreigabe: Wert 1 für Empfang zugelassen, Wert 0 für nicht zugelassen 

TB8 zu sendendes Datenbit 9 (Modi 2 und 3) 

RB8 empf. Datenbit 9 (Modi 2 und 3) oder Stop Bit (Modus 1); in Modus 0 nicht verwendet 

TI 

Transmit Interrupt: wird in Mode 0 bei Bit 8 automatisch gesetzt, in anderen Modi bei Stop 

Bits; manuelles Löschen notwendig 

RI 

Receive Interrupt: wird in Mode 0 bei Bit 8 automatisch gesetzt, in anderen Modi bei Stop 

Bits; manuelles Löschen notwendig



Modus-Wahl der seriellen Schnittstelle anhand SM0 und SM1 

SM0 SM1 Modus 

0 0 Modus 0 – synchroner Betrieb, feste Baudrate 

0 1 Modus 1 – 8-Bit UART, variable Baudrate 

1 0 Modus 2 – 9-Bit UART, feste Baudrate 

1 1 Modus 3 – 9-Bit UART, variable Baudrate



Special Function Register SBUF 

◮ 

◮ 

◮ 

◮ 

an Adresse 99h, nur byte-adressierbar 

Reset Wert XXh 

Empfang- und Sendepuffer der seriellen Schnittstelle 

Beschreiben dieses Registers initiiert Sendevorgang 

Serial Interface Buffer Register 

SBUF 

MSB 

LSB 

7 6 5 4 3 2 1 0 

SBUF Eingangsspeicher → lesen 

SBUF Ausgangsspeicher → schreiben 

Durch Schreibvorgang auf SBUF wird Übertragung der Daten über serielle Schnittstelle eingeleitet



Mode 0, Shift Register (Synchronous) Mode 

◮ 

◮ 

◮ 

◮ 

◮ 

synchrone Übertragung 

RXD-Leitung (P3.0) dient als Datenleitung für ein- und ausgehende 

Daten 

TXD-Leitung (P3.1) dient als Taktleitung für die Synchronisation 

Baudrate beträgt fest 1/12 von Oszillatorfrequenz f osc 

Übertragung von 8 Datenbits (LSB first)



Mode 1, 8-Bit UART, Variable Baud Rate 

◮ asynchrone Übertragung 

◮ RXD-Leitung (P3.0) dient dem Empfang von eingehenden Daten 

◮ TXD-Leitung (P3.1) dient dem Versenden von ausgehenden Daten 

◮ Baudrate ist variabel einstellbar (z.B. über Timer 1) 

◮ Übertragung von 10 Bits: 1 Start Bit (0), 8 Datenbits (LSB first) und 1 

Stop Bit (1) 

◮ beim Empfang wird Stop Bit im SFR SCON im Flag RB8 gespeichert 

MSB 

LSB 

Sender 

0 

0 

1 

0 

1 

1 

0 

1 

Stop Bit 

8 Daten-Bits (LSB first) 

MSB 

Start Bit 

1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 

LSB 

Empfänger 

0 

0 

1 

0 

1 

1 

0 

1 

MSB 

LSB 

Dieser Modus wird in der Praxis (und im Labor) am häufigsten verwendet!



Mode 2, 9-Bit UART, Fixed Baud Rate 

◮ asynchrone Übertragung 

◮ RXD-Leitung dient dem Empfang von eingehenden Daten 

◮ TXD-Leitung dient dem Versenden von ausgehenden Daten 

◮ Baudrate entweder mit 1/64 oder 1/32 der Oszillatorfrequenz f osz 

konfigurierbar 

◮ Übertragung von 11 Bits: 1 Start Bit (0), 8 Datenbits (LSB first) + 

programmierbares 9. Datenbit und 1 Stop Bit (1) 

◮ beim Empfang wird 9. Datenbit im SFR SCON im Flag RB8 gespeichert 

◮ beim Versenden wird 9. Datenbit im SFR SCON im Bit TB8 angegeben 

◮ Verwendung 9. Datenbit: z.B. als Parity Bit (PSW.0 ist Paritybit P) 

Stop Bit 

9 Daten-Bits (LSB first) 

Start Bit 

1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 

xB8 MSB 

LSB



Mode 2, 9-Bit UART, Fixed Baud Rate 

Datenrahmen 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Schritt 

1 2 3 4 5 6 7 8 Datenbit 

Stop Bit 

9.Datenbit oder 

Paritätsbit 

1.-8.Datenbit 

Start Bit



Mode 3, 9-Bit UART, Variable Baud Rate 

◮ 

◮ 

asynchrone Übertragung 

entspricht Mode 2, jedoch mit variabel einstellbarer Baudrate über Timer 

1 (oder internen Baudratengenerator z.B. bei Siemens 80c515c)



Versenden von Daten 

In allen Modi wird das Versenden von Daten durch das Beschreiben des 

SBUF Registers initiiert (d.h. durch Befehl der SBUF als Ziel angibt) 

Empfangen von Daten 

Mode 0 (Synchron) 

◮ 

◮ 

Datenempfang wird durch den Zustand der Flags RI und REN im SFR 

SCON gesteuert 

Bedingung RI=0 UND REN=1 

Modi 1-3 (Asynchron) 

◮ 

◮ 

Datenempfang wird durch den Empfang des Start Bits initiiert 

Voraussetzung ist REN=1 im SFR SCON



Aufbau und Steuerungung des seriellen Ports 

Seriell-Control-Register SCON 

SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI 

Steuerlogik 

der seriellen 

Schnittstelle 

Timer 1 

Überlauf 

CPU 

Takt 

SBUF Senderegister 

0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 

8 7 

0 

8051 interner Bus 

SBUF Empfangsregister 

0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 

8 7 

0 

0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 

8 7 

Schieberegister 

0 

TxD 

RxD





Steuerlogik 

der seriellen 

Schnittstelle 

Timer 1 

Überlauf 

CPU 

Takt 


0/1 

8 7 

0/1 

0/1 

0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 


8 7 

8 7 

Einfacher Sendevorgang 

MOV SBUF, A 

Send: JNB SCON.1, Send 

CLR SCON.1 


0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 

0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 


0 

0 

0 

TxD 

RxD





Steuerlogik 

der seriellen 

Schnittstelle 

Timer 1 

Überlauf 

CPU 

Takt 


0/1 

8 7 

0/1 

0/1 

0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 


8 7 

8 7 

Einfacher Empfangsvorgang 

Empf: JNB 

CLR 

MOV 


0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 

0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 


SCON.0, Empf 

SCON.0 

A, SBUF 

0 

0 

0 

TxD 

RxD



Überwachung und Betrieb 

Fehlererkennung 

◮ 

◮ 

◮ 

Zeichenlänge beträgt wahlweise 8 oder 9 Bit 

keine hardwaremäßige Erkennung von Übertragungsfehlern 

Parity, Überlauferkennung und Stop-Bit-Fehler per Software 

Überwachung der seriellen Schnittstelle 

◮ 

◮ 

durch Bitabfrage des SCON Registers 

per Interrupt



Interrupts 

Serielle Schnittstelle unterstützt Interrupts 

◮ 

◮ 

◮ 

◮ 

◮ 

Senden wird durch Beschreiben von SBUF gestartet 

Interrupt Request Flag TI wird gesetzt, wenn Frame komplett gesendet 

wurde (nach Senden von Bit 7 von SBUF) 

Empfang wird bei REN=1 durch Startbit begonnen (Wert in SBUF) 

Interrupt Request Flag RI wird gesetzt, wenn Frame komplett 

empfangen wurde (nach Empfang des Stop Bits) 

wenn Interrupts der seriellen Schnittstelle nicht genutzt: Abfragen von RI 

und TI durch Polling (zyklische Abfrage) 

Reaktion auf Interrupts 

◮ 

◮ 

◮ 

◮ 

◮ 

Empfangs- und Sendeinterrupt verwenden den gleichen Interruptvektor 

beide Flags lösen selben Interrupt aus 

Interrupt Service Routine (ISR) muss auswerten: welches Ereignis? 

Art des Interrupt-Ereignis anhand der Flags feststellbar 

ISR muss beide Flags (RI, TI) zurücksetzen



Definition Baudrate 

Maß für die Schrittgeschwindigkeit bei der Datenübertragung in Einheit [Bd] 

◮ 

Baudrate = Schrittgeschwindigkeit 

◮ 

◮ 

◮ 

◮ 

Schrittgeschwindigkeit ist Kehrwert der Schrittdauer T Schritt 

Schrittgeschwindigkeit gibt Zahl der gesendeten Zeichen bzw. Zustände 

pro Sekunde an 

Schritt: kleinstes Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgende 

Zustandswechseln bei zeitdiskreten Signalen 

nicht zu verwechseln mit Datenrate (= Bitrate)! 

Benannt nach Jean Maurice Émile Baudot (franz. Ingenieur und Erfinder, 

1845 - 1903), der 1874 den Baudot-Telegraphen erfand 

Mit einem (Takt-)Schritt können ein oder mehrere Bits eines Datenstroms 

übertragen werden 

Anzahl Bits pro Zustand multipliziert mit Baudrate ergibt Bitrate



Beispiel für Baudrate gleich Bitrate 

U 

5V 

1 

Bitstrom 

0 1 0 1 1 0 1 0 

Baud = BPS 

t 

0 

Für zweiwertige (binäre Signale) codiert jeder Zustandswechsel ein Bit 

◮ 

◮ 

Schrittgeschwindigkeit in Baud = Übertragungsgeschwindigkeit in bit/s 

Schrittgeschwindigkeit wird dann als Bitrate (oder Bitfolgefrequenz) 

bezeichnet 

Baudrate und Bitrate sind gleich, wenn ein 

Symbol genau einem Bit entspricht!



Mehrstufige Signale können mehr als zwei Werte annehmen (z.B. Dibit: zwei 

Bit pro Signalwert) 

◮ 

unterschiedliche Spannungswerte repräsentieren Paare von Bits (Dibits, 

3 oder 4 Bits, etc.) 

Für mehrstufige Signale mit n-möglichen Wertestufen gilt die Beziehung: 

v = v Schritt · ld(n), angegeben in bit/s 

◮ ld ist Logarithmus Dualis, Logarithmus zur Basis 2 

◮ 

Datenrate (bit/s) unterscheidet sich von Schrittgeschwindigkeit (Baud)



Beispiel für Baudrate ungleich Bitrate 

U 

15V 

10V 

5V 

Bitstrom 

0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 

Baud BPS 

t 

11 

10 

01 

00 

Bei mehrstufigen Signalen codiert jeder Zustandswechsel mehr als 1 Bit, hier 

z.B. zwei Bit 

◮ 

Übertragung doppelt so vieler Informationsbits mit gleicher Baudrate! 

Bitrate ist höher als Baudrate, wenn für ein 

Symbol mehrere Bits verwendet werden!



Möglichkeiten der Baudraten-Erzeugung für die serielle Schnittstelle 

◮ mit Hilfe des Timer 1 

◮ 

mittels Baudratengenerator (falls verfügbar, z.B. 80c515c) 

Baudrate kann über Flag in PCON zusätzlich erhöht werden 

Um einen fehlerfreien Datentransfer zwischen einem 

PC und einem 8051 zu ermöglichen, muss sichergestellt 

werden, dass die Baudrate des 8051 mit der des 

COM Ports vom PC übereinstimmt!



Baudrate in Mode 0 

Die Baudrate in Mode 0 beträgt fest: 

Baudrate Mode 0 = f osz/12 

Baudrate in Mode 2 

Die Baudrate in Mode 2 hängt vom Bit SMOD im SFR PCON ab 

◮ 

◮ 

SMOD=0: Baudrate 1/64 der Oszillatorfrequenz 

SMOD=1: Baudrate 1/32 der Oszillatorfrequenz 

Baudrate Mode 2 = ( 2 SMOD /64 ) · f osz



Baudrate in den Modi 1 und 3 

In den Modi 1 und 3 kann die Baudrate mit dem Timer 1 variabel erzeugt 

werden 

Erzeugung der Baudrate mittels Timer 1 (generell) 

◮ 

◮ 

◮ 

Baudrate leitet sich von Überlaufrate des Timer 1 und Flag SMOD ab 

Überlaufrate ist Anzahl der Überläufe des Timers pro Sekunde 

Betriebsart des Timer für Überlaufrate nicht von Bedeutung 

Baudrate Mode 1 und 3 = ( 2 SMOD /32 ) · Timer 1 Overflow Rate 

Wahl der Timer-Betriebsart für die gewünschte Baudrate 

◮ 

◮ 

für gängige Baudraten: Interrupts sperren und Timer als 8-Bit 

Auto-Reload-Timer einstellen (Modus 2) 

für sehr langsame Baudraten: Interrupts freigeben und Nachladen des 

Timers (16-Bit, Modus 1) selbst übernehmen → über Timer 1 Interrupt 

ein Software-Reload ausführen!



Baudrate in den Modi 1 und 3 

Erzeugung der Baudrate mittels Timer 1 im Auto-Reload-Betrieb (Modus 2) 

◮ 

Baudrate leitet sich aus folgender Formel ab 

Baudrate Mode 1 und 3 = ( 2 SMOD /32 ) · (f osz/(12 · (256 − TH1)))



Special Function Register PCON 

◮ 

◮ 

◮ 

an Adresse 87h, nur byte-adressierbar 

Reset Wert 0xxx0000b 

beeinhaltet Flags zur Steuerung des Idle- und Power-Down Modus, 

insbesondere aber SMOD-Flag zur Steuerung der seriellen Schnittstelle 

Power Control Register 

PCON 

MSB 

SMOD PDS IDLS SD GF1 GF0 PDE IDLE 

nur serielle 

Schnittstelle 

LSB 

SMOD serielle Schnittstelle: Wert 1 für Verdoppelung der Baudrate in den Modi 1, 2 und 3 

PDS Power Down Start: Wert 1 für Power Down Modus aktiv 

IDLS Idle Start: Wert 1 für Idle Modus aktiv 

SD 

Shut Down: Wert 1 für Ruhezustand 

GF0, GF1 generelles Flag 0 und 1 (kann allgemein benutzt werden) 

PDE, IDLE Power Down und Idle Mode Enable: jeweils Wert 1 für Freigabe


Zusammenfassung 

Heute haben Sie gelernt... 

◮ 

◮ 

◮ 

in welcher Form und Bündelung Daten über die serielle Schnittstelle 

übertragenen werden 

wie die Übertragungsgeschwindigkeit (baud) und die Anzahl der Bits zur 

Übertragung konfiguriert werden 

wie die serielle Schnittstelle per Interrupt kontrolliert werden kann


Ausblick auf nächste Stunde 

In der nächsten Stunde widmen wir uns... 

◮ 

◮ 

◮ 

einfachen Beispielprogrammen zum Thema Polling und Interrupts, 

Timer- und Serielle-Schnittstellen-Programmierung 

Tricks zur Beeinflussung der Zeitintervalle beim Timer 

praktischen Einsatzsfällen der seriellen Schnittstelle


Hinweise zum Selbststudium 

Zur Vertiefung wird empfohlen... 

◮ 

◮ 

MOP-Skript (Kapitel noch nicht fertig) 

M. Mazidi, J. Mazidi, R. McKinlay: The 8051 Microcontroller and 

Embedded Systems Using Assembly and C, Prentice Hall, ISBN 

013119402X


Kritik 

Nun sind Sie dran: 

◮ 

◮ 

◮ 

◮ 

Kritik: Was funktioniert gut / was schlecht? 

Anregungen 

Wünsche 

Verbesserungsvorschläge in Bezug auf Inhalt und Organisation der 

Vorlesung

Maschinenorientierte Programmierung - Termin 11, 16.12.2013

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