利用異步通信芯片16C552實現(xiàn)PC機與DSP的串行通訊
關(guān)鍵詞：16C552；串行通訊；異步
當實現(xiàn)ＰＣ機與ＤＳＰ的串行通訊時，通?？芍苯永茫模樱械拇型ㄓ嵔涌冢ǎ樱茫桑┠K和ＳＣＩ多處理器通訊協(xié)議（即空閑線路模式和地址位模式）來在同一串行線路中實現(xiàn)多個處理器之間的通訊，也可以采用ＳＣＩ異步通訊模式實現(xiàn)串行通訊。這兩種方式雖然都能方便地實現(xiàn)串行通訊，但它們都需占用系統(tǒng)較多的硬件和軟件資源，
因而不適用于對實時性要求比較高且系統(tǒng)資源緊張的應(yīng)用場合。筆者在研制電力有源濾波實驗系統(tǒng)中，由于采用了異步通訊芯片１６Ｃ５５２，從而成功解決了這個問題。本文將從電路結(jié)構(gòu)和軟件編程兩個方面介紹該方案的實現(xiàn)方法。
１ １６Ｃ５５２簡介
１．１ 功能特點及結(jié)構(gòu)框圖
１６Ｃ５５２是ＴＩ（ＴＬ１６Ｃ５５２）和ＶＬＳＩ（ＶＬ１６Ｃ５５２）等公司生產(chǎn)的異步通信芯片，具有兩個增強的通用異步通訊單元通道和一個增強的雙向打印機端口；支持ＴＬ１６Ｃ４５０和ＦＩＦＯ兩種模式，其１６字節(jié)的ＦＩＦＯ可減少ＣＰＵ中斷；每個通道都具有獨立的發(fā)送、接收、線路狀態(tài)和設(shè)置中斷功能，同時具有獨立的ＭＯ-ＤＥＭ控制信號、可編程的串行數(shù)據(jù)發(fā)送格式（包括數(shù)據(jù)位長度、校驗方式、停止位長度）和可編程波特率發(fā)生器；另外，每個通道的數(shù)據(jù)和控制總線還具有三態(tài)ＴＴＬ驅(qū)動功能。
ＴＬ１６Ｃ５５２ＡＭ是ＴＩ公司的６８腳ＰＬＣＣ（Ｐｌａｓｔｉｃ Ｌｅａｄｅｄ Ｃｈｉｐ Ｃａｒｒｉｅｒ）封裝芯片，其管腳及功能框圖如圖１所示。從圖中可以看出，它的串行口主要完成兩個功能，一是把外設(shè)或調(diào)制解調(diào)器接收來的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)；二是把ＣＰＵ的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)以便發(fā)送。在正常操作過程中，ＣＰＵ可以隨時讀?。保叮茫担担驳臓顟B(tài)信息，以報告１６Ｃ５５２傳輸操作的類型和狀態(tài)，包括各種錯誤狀態(tài)，如奇偶校驗、溢出、幀錯誤和ＦＩＦＯ錯誤等。此外，１６Ｃ５５２還具有完整的ＭＯＤＥＭ控制功能，并有ＣＴＳ、ＲＴＳ、ＤＳＲ、ＤＴＲ、ＲＩ、ＤＣＤ等信號端。
１６Ｃ５５２具有一套完善的中斷系統(tǒng)，可以自動設(shè)定優(yōu)先級。它的串行口和并行口都可以獨立地工作于中斷和查詢兩種工作方式。
１．２ １６Ｃ５５２的內(nèi)部寄存器
１６Ｃ５５２內(nèi)部有１２個單字節(jié)寄存器，這些寄存器占用了８個Ｉ／Ｏ口地址，其地址由Ａ０～Ａ２決定。其中有些寄存器共用一個Ｉ／Ｏ口地址，共用的Ｉ／Ｏ口可以通過讀／寫信號和線路控制寄存器（ＬＣＲ）的Ｄ７位（ＤＬＡＢ）來進行區(qū)分，具體描述見表１所列，需要說明的是：只有當１６Ｃ５５２的ＣＳ０或ＣＳ１為低電平時，串行通道才能被訪問。
表1 I6C552的內(nèi)部寄存器
| DLAB | A2 | A1 | A0 | 符 號 | 寄 存 器 |
| L | L | L | L | RBR | 接收緩沖寄存器 |
| L | L | L | H | THR | 發(fā)送保持寄存器 |
| L | L | L | L | IER | 中斷允許寄存器 |
| X | L | H | H | IIR | 中斷識別寄存器 |
| X | L | H | L | FCR | FIFO控制寄存器 |
| X | L | H | H | LCR | 線路控制寄存器 |
| X | H | L | L | MCR | MODE控制寄存器 |
| X | H | L | H | LSR | 線路狀態(tài)寄存器 |
| X | H | H | L | MSR | MODEM狀態(tài)寄存器 |
| X | H | H | H | SCR | 高速緩存器寄存器 |
| H | L | L | L | DLL | 除數(shù)鎖存器低位 |
| H | L | L | H | DLM | 除數(shù)鎖存器高位 |
關(guān)于各寄存器內(nèi)容的具體規(guī)定，限于篇幅，這里不作詳述，有興趣者可參看ＴＩ公司的相關(guān)產(chǎn)品資料介紹，但在串行通訊應(yīng)用中，要重點搞清楚ＦＣＲ、ＬＣＲ、ＩＥＲ等幾個寄存器的內(nèi)容。此外，在實際應(yīng)用中，有時可能會忽視ＭＯＤＥＭ控制寄存器中的Ｄ４位，該位為自測試循環(huán)回送狀態(tài)控制位，利用它可以對串口的自測試進行控制，因此，在自測試進行完畢后，還應(yīng)對該位進行復(fù)位，以保證系統(tǒng)的正常運行。
２ 通訊系統(tǒng)硬件接口電路
本系統(tǒng)的硬件接口電路如圖２所示。其中，地址譯碼電路可以根據(jù)實際需要采用不同的電路實現(xiàn)。為了使系統(tǒng)使用靈活方便，本方案中采用一片ＣＰＬＤ來進行系統(tǒng)的地址分配。復(fù)位電路可以利用專用復(fù)位芯片，也可用上拉電阻方式實現(xiàn)。外接晶振可以自行選擇，然后根據(jù)晶振頻率設(shè)置除數(shù)鎖存器的高位和低位，從而獲得通訊系統(tǒng)正確的波特率，本系統(tǒng)中使用的晶振是８ＭＨｚ。此外，由于１６Ｃ５５２Ａ有兩個串行通道和一個標準并行口，它們相互之間的配合使用在硬件和軟件上都要加以注意。建議將不用端口的片選接到高電平（１６Ｃ５５２Ａ的片選為低電平有效），以免出現(xiàn)錯誤。
３ 串行通訊軟件設(shè)計
３．１ 通訊協(xié)議
本設(shè)計的通訊協(xié)議包括以下幾點：
（１）波特率為９６００。
（２）通訊命令由２個字節(jié)構(gòu)成：第一個字節(jié)是同步字節(jié)０ＸＦＦ；第二個字節(jié)是命令碼，主要用來指示各種控制命令。
（３）每個字節(jié)包括８位數(shù)據(jù)位和１位停止位，無校驗。
（４）在通訊過程中，上位機向ＴＭＳ３２０Ｆ２４３發(fā)送同步命令，ＴＭＳ３２０Ｆ２４３接收到后立即應(yīng)答，若應(yīng)答錯誤則重發(fā)。
（５）通訊程序向ＴＭＳ３２０Ｆ２４３發(fā)送控制命令時，ＴＭＳ３２０Ｆ２４３返回接收正確應(yīng)答信號；通訊程序向ＴＭＳ３２０Ｆ２４３查詢系統(tǒng)參數(shù)命令時，ＴＭＳ３２０Ｆ２４３按照規(guī)定格式返回所需數(shù)據(jù)。
ＰＣ機和ＴＭＳ３２０Ｆ２４３均采用異步通訊方式，ＰＣ機采用事件驅(qū)動方式來接收數(shù)據(jù)，ＴＭＳ３２０Ｆ２４３采用中斷方式接收數(shù)據(jù)，而用查詢方式發(fā)送數(shù)據(jù)。
３．２ 上下位機通訊軟件設(shè)計
在ＰＣ機上編寫串行通訊程序至少有三種方法，分別為匯編語言、Ｃ語言和Ｖｉｓｕａｌ系列通訊控件（ＭＳＣｏｍｍ）。相比較而言，Ｖｉｓｕａｌ系列通訊控件能夠用少量的代碼輕松高效地完成編程任務(wù)。實際應(yīng)用中，可用以Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ（簡稱ＶＢ）６．０中的通訊控件ＭＳＣｏｍｍ為基礎(chǔ)編寫ＰＣ機的串行通訊程序，而用匯編語言編寫下位機（Ｆ２４３）軟件。上、下位機的串口程序流程分別如圖３和圖４所示。 １６Ｃ５５２的初始化程序如下：
;ＴＨＥ １６Ｃ５５２ ＩＮＩＴＩＡＬＩＺＡＴＩＯＮ ＰＲＯＧＲＡＭ
Ｃ５５２_ＩＮＩＴ:
ＬＤＰ ＃００ｈ
ＳＰＬＫ ＃８３ｈ,ＧＳＲ０
ＯＵＴ ＧＳＲ０,０Ｅ００３ｈ ;設(shè)置ＬＣＲ
ＳＰＬＫ ＃３４ｈ,ＧＳＲ０
ＯＵＴ ＧＳＲ０,０Ｅ０００ｈ ;設(shè)置ＤＬＬ
ＳＰＬＫ ＃００ｈ,ＧＳＲ０
ＯＵＴ ＧＳＲ０,０Ｅ００１ｈ ?; 設(shè)置ＤＬＭ
ＳＰＬＫ ＃０３ｈ,ＧＳＲ０
ＯＵＴ ＧＳＲ０,０Ｅ００３ｈ ?; 設(shè)置ＬＣＲ
ＳＰＬＫ ＃０８ｈ,ＧＳＲ０
ＯＵＴ ＧＳＲ０,０Ｅ００４ｈ ?; 設(shè)置ＭＣＲ
ＳＰＬＫ ＃０１ｈ,ＧＳＲ０
ＯＵＴ ＧＳＲ０,０Ｅ００２ｈ ?; 設(shè)置ＦＣＲ
ＳＰＬＫ ＃０１ｈ,ＧＳＲ０
ＯＵＴ ＧＳＲ０,０Ｅ００１ｈ ? ;設(shè)置ＩＥＲ
ＲＥＴ
圖4
４ 結(jié)束語
本文對使用異步通信芯片１６Ｃ５５２實現(xiàn)ＰＣ機與ＤＳＰ之間的串行通訊方法進行了研究，筆者已開發(fā)了其串行通訊軟件，并在實驗中調(diào)試通過。該軟件不僅使用靈活方便，而且可以利用１６Ｃ５５２的ＦＩＦＯ模式實現(xiàn)大數(shù)據(jù)量的收發(fā)，從而減少了對ＤＳＰ的中斷，緩解了系統(tǒng)資源緊張的情況。
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