Программируемый последовательный интерфейс

ПРОГРАММИРУЕМЫЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИНТЕРФЕЙС

КР580ВВ51 (Intel i8251).

Программируемый последовательный интерфейс КР580ВВ51 (i8251) пред­ставляет собой универсальный синхронно-асинхронный приемопередатчик (УСАПП), предназначенный для организации обмена между МП и внешни­ми устройствами в последовательном формате. Универсальный синхронно-асинхронный приемопередатчик принимает данные с 8-разрядной шины данных МП и передает их в последовательном формате периферийному устройству или получает последовательные данные от периферийного уст­ройства и преобразует их в параллельную форму для передачи МП. Обмен может быть как полудуплексным (однонаправленным), так и дуплексным (двунаправленным). Последовательный интерфейс может осуществлять об­мен данными в асинхронном режиме со скоростью передачи до 9,6 Кбит/с или в синхронном — со скоростью до 56 Кбит/с в зависимости от запро­граммированного режима. Длина переданных данных — от 5 до 8 бит. При передаче в МП символов длиной меньше 8 бит неиспользованные биты за­полняются нулями. Формат символа содержит также служебные биты и не­обязательный бит контроля четности.

Структурная схема УСАПП (рис. 5.51) содержит:

• буфер передатчика со схемой управления передатчиком, предназначенный для приема данных от МП и выдачи их в последова­тельном формате на выход ТхD;
• буфер приемника со схемой управления приемником, выпол­няющий прием последовательных данных со входа RxD и передачу их в МП в параллельном формате;
• параллельный 8-разрядный двунаправленный буфер шины данных с трехстабильными каскадами, который используется для обмена данными и управляющими словами между МП и УСАПП;
• блок управления вводом/выводом, который принимает управ­ляющие сигналы от МП и генерирует внутренние сигналы управления;
• блок управления модемом, обрабатывающий управляющие сигна­лы, предназначенные для внешнего устройства.

Назначение выводов БИС УСАПП:

Обозначение вывода	Назначение
D7.. D0	Канал данных
RESET	Сброс контроллера (исходное состояние). После действия этого сигнала адаптер переводится в «холостой» режим и остается в нем до загрузки управляющих слов.
CLK	Синхронизация. Вывод подключается к системному генератору синхронизации. Частота сигналов CLK минимум в 30 раз больше максимальной частоты обмена данными.
A0	Низкий уровень сигнала определяет возможность записи данных в УСАПП или чтения данных из УСАПП; Высокий уровень определяет возможность записи управляющих слов в УСАПП или чтения слова состояния из УСАПП
	Чтение – разрешение вывода данных или слова состояния с УСАПП на шину данных
	Запись – разрешение ввода информации с шины данных в УСАПП
	Выбор кристалла – разрешает соединение УСАПП с шиной данных МП по низкому уровню
	Готовность передатчика терминала (модема) – входной сигнал от модема, означающий его готовность к работе
	Запрос передатчика терминала – выходной сигнал, устанавливаемый в соответствии с битом D1 инструкции команды
	Готовность приемника терминала – входной сигнал, разрешающий адаптеру передавать данные; обычно генерируется модемом в ответ на
	Запрос приемника терминала – выходной сигнал готовности адаптера начать передачу данных во внешнее устройство, устанавливается и сбрасывается программно битом D5 инструкции команды
SYNDET	Вид синхронизации: для синхронного режима выходной сигнал высокого уровня – признак внутренней синхронизации; для синхронного режима с внешней синхронизацией сигнал является входным; в асинхронном режиме сигнал - выходным
RxC	Синхронизация приемника – входной сигнал, определяющий скорость приема символов. В синхронном режиме скорость приема равна частоте сигнала RxC, а в асинхронном - кратна частоте сигнала RxC.
RxRDY	Готовность приемника – выходной сигнал, высокий уровень которого свидетельствует о наличии в адаптере принятого сигнала.
RxD	Вход приемника – входная линия, по которой передаются сигналы принимаемых последовательных данных.
TxC	Синхронизация передатчика – входной сигнал, управляющий скоростью передачи данных. В синхронном режиме скорость передачи соответствует частоте сигнала TxC, а в асинхронном программируется как 1, 1/16, 1/64 частоты сигнала TxC.
	Конец передачи – сигнал высокого уровня является признаком окончания посылки данных
TxRDY	Готовность передатчика – выходной сигнал, определяющий готовность передатчика к восприятию символа. При загрузке нового символа этот сигнал сбрасывается.
TxD	Выход передатчика – выходная линия, по которой действуют сигналы передаваемых данных
Ucc	Напряжение питания +5 В
GRD	Общий вывод 0 В

Соединение УСАПП с шинами данных показано ниже

Программирование УСАПП происходит путем загрузки в него управляю­щих слов. Различают управляющие слова двух типов: управляющее слово инициализации и операционное управляющее слово.

Управляющее слово инициализации задает синхронный или асинхронный режим работы, формат данных, скорость приема или передачи, контроль правильности данных. Это слово заносится сразу после установки УСАПП программно или по сигналу RESET, а заменяется лишь при изменении ре­жима. Формат управляющего слова разный в асинхронном или синхрон­ном режимах.

В асинхронном режиме работы передаваемые данные содержат нулевой старт-бит, биты данных, бит контроля и стоп-биты. Число бит данных и стоп-бит, а также наличие или отсутствие бита контроля задаются записью в УСАПП управляющего слова режима. Формат управляющего слова режима приведен на рис. 1

Рис. 1

D0, D1 – определяют коэффициент деления сигналов синхронизации CLK;

D3, D2 – определяют число бит данных;

D4 – разрешение/запрет контроля четности;

D5 – установка вида контроля: четность/нечетность;

D6, D7 – определяют число переданных бит.

Синхронный обмен предусматривает передачу данных в виде массивов слов. Для синхронизации запуска во время приема данных используют один либо два символа синхронизации (специальные кодовые комбинации, например, 10010100). Формат управляющего слова инициализации режима для синхронного обмена показан на рис. 2

Рис. 2

D0, D1 – имеют нулевое значение;

D3, D2 – определяют число бит данных;

D4 – разрешение/запрет контроля четности;

D5 – установка вида контроля: четность/нечетность;

D6 – устанавливает тип синхронизации (внешняя или внутренняя);

D7 – определяют число символов синхронизации (1 – одно, 0 - два)

Контроль состояния УСАПП в процессе обмена данными МП осуществля­ется с помощью команды чтения слова состояния. На рис. 3 показан формат слова состояния УСАПП.

D0 - Готовность передатчика – выходной сигнал, определяющий готовность передатчика к восприятию символа. При загрузке нового символа этот сигнал сбрасывается;

D1 – Готовность приемника – выходной сигнал, высокий уровень которого свидетельствует о наличии в адаптере принятого сигнала;

D2 - Конец передачи – сигнал высокого уровня является признаком окончания посылки данных;

D3 (РЕ) – устанавливается при обнаружении ошибки четности;

D4 (ОЕ) – при ошибке переполнения, если МП не прочитал символ;

D5 – при ошибке, которая заключается в том, что для асинхронного режима не обнаружен старт-бит;

D6 – Вид синхронизации;

D7 – Готовность передатчика терминала (модема) – входной сигнал от модема, означающий его готовность к работе

Управление работой УСАПП после инициализации осуществляется записью операционных управляющих слов, которые могут многократно задаваться в процессе обмена, управляя разными его этапами. Назначение отдельных разрядов операционного управляющего слова:

D0 - - Разрешение передачи. При нулевом значении передача информации невозможна, при единичном - возможна.

D1 - - Запрос готовности передатчика к передаче. При единичном значении – запись нуля на выводе БИС .

D2 – Разрешение приема. При нулевом значении прием информации невозможен, при единичном – возможен.

D3 – Конец передачи. При нулевом значении - нормальная работа канала передачи, при единичном значении – установка высокого уровня на выводе TxD.

D4 – Выявление ошибок. При единичном значении – установка разрядов ошибок в исходное состояние.

D5 – Запрос о готовности приемника терминала к приему. При D5=1 – запись нуля на выводе .

D6 - Программный сброс схемы в исходное состояние. При единичном значении – установка УСАПП в исходное состояние и готовность к приему команды режима.

D7 - Режим поиска импульсов синхронизации. При единичном значении – установка режима поиска символов синхронизации.

После записи управляющего слова режима и операционного слова УСАПП готов к выполнению обмена данными в одном из пяти режимов:

• синхронная передача;
• синхронный прием с внутренней синхронизацией;
• синхронный прием с внешней синхронизацией;
• асинхронная передача;
• асинхронный прием.

При синхронной передаче данных на выходе ТхD с частотой сигнала син­хронизации формируется последовательность, которая начинается с символов синхронизации, запрограммированных управляющим словом режима. Потом передаются коды символов, поступающие с МП, каждый из которых может заканчиваться битом контроля. Если МП не загрузил очередной символ к моменту передачи, то УСАПП вставляет в переданную последовательность символы синхронизации, а на выходе ТхD генерируется сигнал Н-уровня, указывающий на пустую передачу.

В режиме синхронного приемас внутренней синхронизацией УСАПП начинает работу с поиска в входной последовательности символов синхронизации. УСАПП сравнивает записанные в него при программировании символы синхронизации с принятыми символами. После выявления символов синхронизации на выводе SYNDET устанавливается сигнал высокого уровня, и начинается прием входных данных. Сигнал на выводе SYNDET автоматически сбрасывается при чтении слова состоя­ния УСАПП.

Во время синхронного приема с внешней синхронизацией (рис. 5.54, г) на вывод SYNDET подается сигнал от внешнего устройства, который позволя­ет прием данных на входе RxD со скоростью сигналов синхронизации, по­ступающих на вход RxD. Возможна организация приема данных в МП по прерыванию, если сигналы на выводе SYNDET используются как запрос прерывания.

В режиме асинхронной передачи последовательные данные формируются на выходе TxD по заднему фронту сигнала синхронизации ТхС с периодом, который задается управляющим словом режима и равняется 1; 16 или 64 пе­риодам сигнала синхронизации. Если после передачи символа следующего символа нет, то на выходе TxD устанавливается Н-уровень до тех пор, пока от МП не поступят новые данные. В программе, реализующей алгоритм асинхронной передачи, запись очередного байта в УСАПП осуществляется по команде вывода OUT, если в слове состояния разряд D0=1. Сигнал на выходе ТхDY используется как сигнал запроса прерывания.

Асинхронный прием данных начинается с поиска старт-бита, который уста­навливает на входе RxD напряжение L-уровня. Наличие этого бита вторич­но проверяется внутренним строб - импульсом. Если старт-бит подтвержден, то запускается внутренний счетчик битов, определяющий начало и конец битов данных, бит контроля и стоп-бит. Прием стоп-бита указывает на окончание приема байта информации и сопровождается установкой сигна­ла Н-уровня на выходе RxRDY. В программе асинхронного приема переда­ча очередного байта данных в МП может осуществляться по команде ввода IN, если в слове состояния разряд D1=1, что соответствует Н-уровню сиг­нала на выходе RxRDY, или по прерыванию, если сигнал на выходе RxRDY используется как запрос прерывания.

Дата добавления: 2015-08-27