SC26C94器件在測控、測試及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中的應(yīng)用

1引言

在許多復(fù)雜的測控、測試及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，一般需要與大量的被控對象、被測試設(shè)備及自動(dòng)化儀表進(jìn)行通信，而這些對象、設(shè)備及儀表等所提供的接口大多是標(biāo)準(zhǔn)的異步串行接口形式，因此，在以CPU為核心，與多路外圍設(shè)備進(jìn)行串行通信的測控、測試系統(tǒng)中，需要對串行接口進(jìn)行擴(kuò)充，通過選擇功能合適的接口器件完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。

目前，市場上出現(xiàn)了多種型號的接口芯片， Philips半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的四通道通用異步接收/發(fā)送器芯片SC26C94是其中之一。它以高集成度、低功耗、高性能、使用靈活等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于航空、航海、工業(yè)控制等領(lǐng)域中。

2 SC26C94器件

SC26C94是采用COMS技術(shù)生產(chǎn)的四通道通用異步接收/發(fā)送器芯片，共有4個(gè)相互獨(dú)立的通道，且每個(gè)通道各有4個(gè)數(shù)字I/O口和2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，它們均可以通過編程設(shè)置其工作方式。結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

2.1 SC26C94特點(diǎn)

SC26C94為用戶提供了+5V的供電方式，信號電平與TTL電平兼容，有DIP和PLCC兩種封裝形式，并具有以下特點(diǎn)：

·8字節(jié)發(fā)送FIFO；

·8字節(jié)接收FIFO；

·數(shù)據(jù)格式：5~8位數(shù)據(jù)位，包括奇校驗(yàn)、偶校驗(yàn)和無校驗(yàn)、1、1.5、2位停止位；

·發(fā)送和接收可設(shè)置不同波特率（23種固定波特率：50~230.4k或外部時(shí)鐘的1倍或16倍）；

·校驗(yàn)錯(cuò)誤、幀錯(cuò)誤和超限錯(cuò)誤檢測；

·起始位錯(cuò)誤檢測；

·通道工作模式可編程設(shè)置：即普通全雙工、自動(dòng)回繞、局部循環(huán)和遠(yuǎn)程循環(huán)四種模式；

·中斷優(yōu)先級可編程設(shè)置并自動(dòng)識別；

·具有掉電保護(hù)模式；

·每個(gè)接收器配有“看門狗”電路；

2.2 SC26C94寄存器

SC26C94的工作方式是可編程的，工作方式通過對其一系列寄存器設(shè)置來定義，因此使用過程中，需要了解以下寄存器功能：

（1）MR0：工作方式寄存器0

定義發(fā)送和接收寄存器的FIFO工作狀態(tài)及接收器“看門狗”是否啟動(dòng)。

（2）MR1：工作方式寄存器1

該寄存器和MR0組合定義接收FIFO工作狀態(tài)及數(shù)據(jù)格式，包括：5~8位數(shù)據(jù)位、奇校驗(yàn)、偶校驗(yàn)和無校驗(yàn)、1、1.5、2位停止位。

（3）MR2：工作方式寄存器2

定義通道工作模式（包括普通全雙工、自動(dòng)回繞、局部循環(huán)和遠(yuǎn)程循環(huán)），停止位（1、1.5、2位）。

（4）CSR：時(shí)鐘選擇寄存器

該寄存器與BRG（波特率產(chǎn)生器）、ACR（輔助控制寄存器，選擇波特率設(shè)置方式）一起設(shè)置接收和發(fā)送波特率。

（5）CR：命令寄存器

定義各發(fā)送接收端口工作狀態(tài)及是否允許發(fā)送接收。

（6）SR：狀態(tài)寄存器

反映發(fā)送接收緩沖器狀態(tài)及幀錯(cuò)、奇偶校驗(yàn)錯(cuò)、超限錯(cuò)等狀態(tài)。

（7）IMR：中斷屏蔽寄存器

定義各端口是否允許中斷。

（8）ISR：中斷狀態(tài)寄存器

反映當(dāng)前中斷類型。

（9）CIR：當(dāng)前中斷寄存器

反映當(dāng)前中斷的通道號和發(fā)送或接收中斷類型。

3 SC26C94在測控系統(tǒng)中的應(yīng)用

某航空測控系統(tǒng)是以80X86為核心，由A/D、 D/A及開關(guān)量控制、10種測試設(shè)備組成的，其中

測試設(shè)備中有8路為標(biāo)準(zhǔn)串行通信，分別為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、氣壓、高度、速度、遙測調(diào)制器、遙控解調(diào)器、地磁方向、GPS等量。系統(tǒng)選用兩片 SC26C94，擴(kuò)充8個(gè)串行口，實(shí)現(xiàn)80X86與8路測試設(shè)備的通信。

3.1 硬件設(shè)計(jì)

（1）振蕩電路

SC26C94內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，引腳X1與X2分別是此放大器的輸入端和輸出端。此放大器與外部晶體構(gòu)成一個(gè)振蕩器，此例中采用了內(nèi)部振蕩電路。如圖2所示，G1（G2）為3.6864MHz晶體；外部電容C2（C5）、 C3（C6）的典型值為24pF；另外，使用外部晶振時(shí)，可經(jīng)過一非門，在非門輸出端并聯(lián)一個(gè)1k W的上拉電阻，從公共點(diǎn)引出與引腳X1連接。

（2）復(fù)位電路

SC26C94復(fù)位時(shí)間必須保證RESET引腳上出現(xiàn) 1ms以上穩(wěn)定的高電平，才可實(shí)現(xiàn)可靠的復(fù)位。因此無論是簡單還是復(fù)雜的復(fù)位電路，均要保證此條件。圖2中使用了簡單的復(fù)位電路，其中R1 （R2）=1.5kW、C1 （C4）=10mF。

（3）接口電路

如圖2所示，通過ISA總線將80X86CPU與SC26C94及其它系統(tǒng)連接起來。其中D1完成總線驅(qū)動(dòng)、隔離和地址譯碼，RXD1～RXD8與TXD1～ TXD8是SC26C94的接收/發(fā)送端，分別與外部的8路測試設(shè)備連接，實(shí)現(xiàn)CPU與外圍設(shè)備的通信。

3.2 SC26C94軟件設(shè)計(jì)

SC26C94的軟件設(shè)計(jì)首先是對其進(jìn)行初始化，然后再分別對各個(gè)中斷源進(jìn)行中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì)；可選擇C或匯編語言進(jìn)行編程。

3.2.1 初始化編程

初始化編程主要選擇芯片工作方式，包括數(shù)據(jù)格式、波特率、中斷允許、接收或發(fā)送緩沖器所允許的字節(jié)數(shù)等。編程方法及順序如下：

（1）復(fù)位接收FIFO（CR）復(fù)位發(fā)送FIFO （CR）；

（2）禁止DACKN；

（3）選擇波特率組別（BRGrate）；

（4）定義中斷向量類型（ICR）；

（5）選擇波特率組別（ACR）；

（6）設(shè)置中斷屏蔽寄存器（IMR）；

（7）指針指向MR0（CR）；

（8）設(shè)置數(shù)據(jù)格式及波特率（MR0、MR1、 MR2、CSR）；

（9）接收發(fā)送允許（CR）。

以C語言為例對通道A初始化程序設(shè)計(jì)如下：

outportb（uaraddr，uarCRa）;

outportb（uarcen1，0x20）;

outportb（uarcen1，0x30）;

outportb（uaraddr，uarDACKN）;

outportb（uarcen1，0）;

outportb（uaraddr，uarBRGrate）

outportb（uarcen1，0x00）;

outportb（uaraddr，uarICR）;

outportb（uarcen1，0x02）;

outportb（uaraddr，uarACRab）;

outportb（uarcen1，0x80）;

outportb（uaraddr，uarIMRab）;

outportb（uarcen1，uar1IMRabd）;

//UAR1 a yx1（laser）

outportb（uaraddr，uarCRa）

outportb（uarcen1，0xb0）;

outportb（uaraddr，uarMRa）;

outportb（uarcen1，0x80）;

outportb（uarcen1，0x53）;

outportb（uarcen1，0x07）;

outportb（uaraddr，uarCSRa）;

outportb（uarcen1，0x88）;

outportb（uaraddr，uarCRa）;

outportb（uarcen1，0x05）;

3.2.2 中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)

由于SC26C94四通道中的任何一個(gè)都可引起中斷，因此在中斷服務(wù)程序中首先要識別中斷源，即識別中斷是由哪一個(gè)通道引起，是發(fā)送中斷還是接收中斷，是有錯(cuò)誤還是無錯(cuò)誤等。流程如圖3所示。

根據(jù)流程圖可編程如下：

void interrupt （*oldvect2）（）;

void interrupt UAR1_interrupt（void）

{

//保護(hù)現(xiàn)場//

for（ii2=1;ii2《=5;ii2++）

{

outportb（uaraddr，uarupdateCIR）;

outportb（uarcen1，0x00）;

outportb（uaraddr，uarCIR）;

uar1cir=inportb（uarcen1）;

outportb（uaraddr，uarISRab）;

uar1israb=inportb（uarcen1）;

outportb（uaraddr，uarISRcd）;

uar1isrcd=inportb（uarcen1）;

outportb（uaraddr，uarGIBCR）;

count1=inportb（uarcen1）;

if （count1 》 8） count1 = 8;

stt1=uar1cir&0x1f;

if（stt1《=3）break;

switch（stt1）

{

case 0x1c：

//中斷服務(wù)程序//

break;

default：;

}

}

//恢復(fù)現(xiàn)場//

}

4 結(jié)論

上述測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)及運(yùn)行過程表明，SC26C94 具有使用靈活、功能豐富、系統(tǒng)連接方便、編程簡單、可靠性高等特點(diǎn)，另外，其合理的性能價(jià)格比及暢通的貨源渠道，表現(xiàn)出較好的工程實(shí)用特性，是一種實(shí)用的接口芯片，可廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化儀表、測試、測控及數(shù)據(jù)處理等系統(tǒng)中。