Программируемый последовательный интерфейс

Программируемый последовательный интерфейс КР580ВВ51 (i8251) представляет собой универсальный синхронно-асинхронный приемо-передатчик (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 (ПУ) или получает последовательные данные от ПУ 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. 8) содержит:

- буфер передатчика TBF со схемой управления передатчиком TCU, предназначенный для приема данных от МП и выдачи их в последовательном формате на выход TxD;

- буфер приемника RBF со схемой управления приемником RCU, выполняющий прием последовательных данных со входа RxD и передачу их в МП в параллельном формате;

- буфер данных BD, представляющий собой параллельный 8-разрядный двунаправленный буфер шины данных с трехстабильными каскадами, который используется для обмена данными и управляющими словами между МП и УСАПП;

- блок управления чтением/записью RWCU, который принимает управляющие сигналы от МП и генерирует внутренние сигналы управления;

- блок управления модемом MCU, обрабатывающий управляющие сигналы, предназначенные для внешнего устройства.

Рис. 8. Структурная схема УСАПП

Назначение выводов БИС УСАПП приведено в табл. 3.

Таблица 3. Назначение выводов УСАПП

Сигналы управления от МП определяют операции (табл. 4).

Таблица 4. Определение операций сигналами управления от МП

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 и 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 (рис. 9).

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. Разряды D0 и D1 определяют коэффициент деления сигналов синхронизации CLK. Разряды D3 и D2 определяют число бит данных. Режим контроля задается разрядами D5 и D4; при D4 = 0 контроль четности запрещен; значение разряда D5 устанавливает вид контроля – по четности или нечетности. Разряды D7 и D6 определяют число переданных стоп-битов.

Контроль состояния УСАПП в процессе обмена данными с МП осуществляется с помощью команды чтения слова состояния. Формат слова состояния УСАПП показан на рис. 7б. Разряд D3(PE) устанавливается при обнаружении ошибки четности; разряд D4(OE) – при ошибке переполнения, если МП не прочитал символ; разряд D5(FE) – при ошибке, которая заключается в том, что для асинхронного режима не обнаружен стоп-бит. Другие разряды слова состояния имеют такой же смысл, как и одноименные выводы МП, приведенные в табл. 3.

Рис. 9. Формат управляющего слова инициализации:

а – для асинхронного режима; б – формат слова состояния

Управление работой УСАПП после инициализации осуществляется записью операционных управляющих слов, которые могут многократно задаваться в процессе обмена, управляя его разными этапами. Назначение отдельных разрядов операционного управляющего слова УСАПП приведено в табл. 5.

Таблица 5. Назначение разрядов операционного управляющего слова УСАПП

Во время асинхронного обмена операционное управляющее слово загружается после управляющего слова инициализации, а во время синхронного – перед ним располагается один или два символа синхронизации.

Чтение слова состояния осуществляется при подаче на вход А0 H-уровня, а на RD – L-уровня, чтение данных осуществляется при подаче на вход А0 сигнала L-уровня. Информацию, содержащуюся в слове состояния, можно использовать для организации обмена между МП и УСАПП, например, определять, была ли ошибка при передаче информации, какое состояние готовности приемника (передатчика) к обмену.

Запись управляющих слов и символов синхронизации осуществляется через шину данных DB при подаче на вход А0 H-уровня, а на вход WR – L-уровня. После начальной установки УСАПП принимает информацию на DB как управляющее слово инициализации и размещает его в соответствующем регистре. Блок RWCU дешифрирует это слово и, если запрограммирован асинхронный режим, то следующее слово воспринимается как операционное управляющее слово, а если синхрон-ный – информация на DB воспринимается как символ 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.

В режиме асинхронной передачи последовательные данные формируются на выходе TxD по заднему фронту сигнала синхронизации TxC 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 H-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 TxRDY 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 H-уровня на выходе RxRDY. В программе асинхронного приема передача очередного байта данных в МП может осуществляться командой IN, если в слове состояния разряд D1 = 1, что соответствует H-уровню сигнала на выходе RxRDY, или по прерыванию, если сигнал на выходе RxRDY используется как запрос прерывания.

Поиск по сайту: