四通道異步收發(fā)器TL16C554芯片特點(diǎn)、工作原理及實(shí)現(xiàn)應(yīng)用設(shè)計(jì)

作者：范磊，繆玲娟，郭振西 來(lái)源：軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品

本文主要介紹了四通道異步收發(fā)器TL16C554芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、主要特點(diǎn)和工作原理，及其在慣導(dǎo)系統(tǒng)中應(yīng)用的硬件接口電路與軟件實(shí)現(xiàn)的基本思想。

1 引 言

隨著慣導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展，慣導(dǎo)系統(tǒng)需要接收GPS、北斗雙星、高程計(jì)等較多的RS－232、RS－422、RS－485串口信號(hào)。這樣，慣導(dǎo)系統(tǒng)原有的串口通道不足以接收如此多的串口信號(hào)，因而需要進(jìn)行串口擴(kuò)展。Ti公司生產(chǎn)的異步收發(fā)器TL16C554芯片是進(jìn)行串口擴(kuò)展的較好的選擇，它有四個(gè)通道，可以與四路串行信號(hào)通信，解決了原來(lái)的慣導(dǎo)系統(tǒng)串行信號(hào)接口短缺的問(wèn)題，其每個(gè)通道都帶有兩個(gè)16字節(jié)的FIFO（First In First Out 先進(jìn)先出）緩沖器，其中一個(gè)用于接收數(shù)據(jù)，另外一個(gè)用于準(zhǔn)備發(fā)送的數(shù)據(jù)。當(dāng)工作在FIFO模式下時(shí)，不必每接收或發(fā)送一幀數(shù)據(jù)就產(chǎn)生一次中斷，因而可以減少中斷發(fā)生的次數(shù)，提高接收發(fā)送串行信號(hào)的效率與可靠性。

對(duì)車(chē)輛導(dǎo)航各部分簡(jiǎn)要介紹如下：

路徑引導(dǎo)：引導(dǎo)用戶(hù)沿著所規(guī)劃的路徑行駛;

人機(jī)接口：提供友好的界面允許用戶(hù)與系統(tǒng)進(jìn)行人機(jī)交互;

無(wú)線通訊模塊：允許用戶(hù)與監(jiān)控中心等部門(mén)實(shí)時(shí)交換信息;

電子地圖數(shù)據(jù)庫(kù)：包含以預(yù)定格式存貯的數(shù)字地圖信息，是系統(tǒng)的軟件平臺(tái);

地圖匹配模塊：通過(guò)適當(dāng)?shù)钠ヅ浜妥R(shí)別過(guò)程來(lái)確定車(chē)輛在地圖上的位置;

路徑規(guī)劃：根據(jù)地圖數(shù)據(jù)庫(kù)及實(shí)時(shí)定位信息幫助駕駛員規(guī)劃路線;

定位模塊：通過(guò)GPS、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)或移動(dòng)通信等方法對(duì)車(chē)輛進(jìn)行定位。

2 主要特點(diǎn)

TL16C554的主要特點(diǎn)如下：

由四個(gè)帶有邏輯控制的TL16C550異步通信單元組成；

最高可達(dá)1M的波特率，具有可編程的波特率發(fā)生器，便于靈活選擇數(shù)據(jù)收發(fā)頻率；

具有16字節(jié)的收發(fā)FIFO緩沖器；

具有可獨(dú)立控制的發(fā)送、接收、線路狀態(tài)和MODEM狀態(tài)中斷；

具有全雙工的接收發(fā)送線路，可獨(dú)立進(jìn)行接收發(fā)送控制；

全面的線路狀態(tài)報(bào)告功能；

充分分級(jí)的中斷系統(tǒng)控制；

三態(tài)TTL電平輸出。

3 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理

四通道異步收發(fā)器集成芯片TL16C554有64腳TQFP和68腳PLCC兩種封裝形式。其中68腳PLCC封裝形式支持68（Motorola）模式。因此，能夠很容易的與Motorola微處理器互聯(lián)， TL16C554的其引腳說(shuō)明見(jiàn)表1。

3.1 系統(tǒng)I/O總線

TL16C554的數(shù)據(jù)線（D0－D7）可直接與CPU的數(shù)據(jù)總線的低八位相連，它們是UART的數(shù)據(jù)輸入和輸出通道，其讀寫(xiě)操作由數(shù)據(jù)輸入和輸出選通線來(lái)區(qū)分，通過(guò)這些選通線可實(shí)現(xiàn)UART與CPU之間的雙向通信，TL16C554還可自由選擇16模式（Intel總線）或68模式（Motorola總線），它有四個(gè)串行接口，各有其獨(dú)立的收發(fā)功能。

3.2 時(shí)鐘

TL16C554的參考時(shí)鐘既可以由外部提供，也可以通過(guò)一個(gè)晶振在內(nèi)部產(chǎn)生。

3.3讀/控制邏輯

UART與CPU之間通過(guò)一組信號(hào)線實(shí)現(xiàn)通信控制，這組信號(hào)線包括復(fù)位控制RESET、芯片允許、寄存器允許中斷請(qǐng)求INT（A－D）、讀出數(shù)據(jù)有效和寫(xiě)入數(shù)據(jù)有效等。

3.4 MODEM邏輯控制

MODEM控制邏輯主要用于完成UART與RS－232C之間的接口通信，這些信號(hào)通過(guò)EIA驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)后均符合RS－232C標(biāo)準(zhǔn)，MODEM控制邏輯信號(hào)包括以下八種：

RX（A－D）？串行輸入，相當(dāng)于接收數(shù)據(jù)RxD；

TX（A－D）？串行輸出，相當(dāng)于發(fā)送數(shù)據(jù)TxD；

（A－D）？數(shù)據(jù)設(shè)備就緒輸入；

（A－D）？數(shù)據(jù)終端就緒輸出；

（A－D）？請(qǐng)求發(fā)送輸入；

（A－D）？清除發(fā)送輸入；

（A－D）？載波信號(hào)檢測(cè)輸入；

（A－D）？振鈴指示輸入。

3.5 主要寄存器

TL16C554中的主要寄存器有波特率除數(shù)寄存器、線路控制寄存器（LCR）、線路狀態(tài)寄存器（LSR）、中斷允許寄存器（IER）、中斷標(biāo)識(shí)寄存器（IIR）、MODEM控制寄存器（MCR）、MODEM狀態(tài)寄存器（MSR）、發(fā)送保持寄存器（THR）和接收緩沖寄存器（RHR）等。

4 TL16C554與單片機(jī)的接口

在慣導(dǎo)系統(tǒng)中，80C196單片機(jī)通過(guò)異步收發(fā)器TL16C554用來(lái)頻繁地接收GPS、雙星、高程計(jì)等串行信號(hào)，此外，還要完成其他諸如溫控、與上位機(jī)通信等任務(wù)。因此，如果采用查詢(xún)方式接收串行信號(hào)，無(wú)疑會(huì)浪費(fèi)大量的CPU時(shí)間，加重CPU的負(fù)擔(dān)，顯然是不可行的。而中斷方式則不占用CPU時(shí)間，加之使用16字節(jié)FIFO緩沖器，可減少中斷次數(shù)，提高數(shù)據(jù)接收的實(shí)時(shí)性與可靠性，因此，在此系統(tǒng)中選用了中斷方式。

實(shí)驗(yàn)表明，上述軟硬件設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)四路串行信號(hào)的可靠及時(shí)異步收發(fā)服務(wù)，可以滿(mǎn)足慣導(dǎo)系統(tǒng)的要求。

責(zé)任編輯：gt