AT89C52單片機(jī)與ARINC429航空總線接口設(shè)計(jì)

 摘要：DEI1016是一種可支持ARINC429航空總線協(xié)議的串行接收、發(fā)送器件。文中介紹了DEI1016的主要功能和工作原理，給出了DEI1016的數(shù)據(jù)收發(fā)過程，同時(shí)重點(diǎn)介紹了DEI1016與AT89C52單片機(jī)接口電路的設(shè)計(jì)方法。

１ ＤＥＩ１０１６的主要功能

ＤＥＩ１０１６是Ｄｅｖｉｃｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 生產(chǎn)的一種可支持ＡＲＩＮＣ４２９航空總線協(xié)議的串行接收、發(fā)送器件。該器件的主要功能如下：

●串行數(shù)據(jù)字長為３２或２５位；

●串行數(shù)據(jù)速率為１００ｋｂｐｓ或１２．５ｋｂｐｓ；

●具有獨(dú)立的收、發(fā)電路；

●兩個(gè)獨(dú)立的接收器可直接與ＡＲＩＮＣ４２９總線接口；

●具有串／并接收數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，和并／串發(fā)送數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能；

●對(duì)接收的數(shù)據(jù)可進(jìn)行奇偶狀態(tài)校驗(yàn)；并可對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)奇偶狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置；

●可自動(dòng)產(chǎn)生字與字之間的間隔；

●采用單一＋５Ｖ供電。

２ ＤＥＩ１０１６的工作原理

ＤＥＩ１０１６的引腳功能及特點(diǎn)以前已有介紹，現(xiàn)僅對(duì)該器件的工作原理作以描述。

２．１ ＤＥＩ１０１６的復(fù)位及初始化

電路上電后，首先在ＭＲ引腳施加２００μｓ的低電平脈沖以使ＤＥＩ１０１６復(fù)位，然后把控制字寫到１６位數(shù)據(jù)總線上，這樣，在ＬＤＣＷ引腳施加低電平便可把控制字寫入到控制字寄存器，爾后便可接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。

２．２ ＤＥＩ１０１６的數(shù)據(jù)發(fā)送過程

ＤＥＩ１０１６的數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)序如圖１所示。發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，首先應(yīng)查詢ＴＸＲ引腳是否為高電平，若是高電平，表明發(fā)送存儲(chǔ)器已空；此時(shí)置ＥＮＴＸ引腳為低電平可停止發(fā)送數(shù)據(jù)，并把要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫到１６位數(shù)據(jù)總線上。之后，若要發(fā)送數(shù)據(jù)字１，則置ＬＤ１為低，ＬＤ２為高；若發(fā)送數(shù)據(jù)字２，則置ＬＤ１為高，ＬＤ２為低?此時(shí)再查詢ＴＸＲ引腳是否為低電平，若為低電平，表明發(fā)送數(shù)據(jù)已裝載到存儲(chǔ)器中，此時(shí)再置ＥＮＴＸ引腳為高電平即可發(fā)送數(shù)據(jù)。ＤＥＩ１０１６的發(fā)送存儲(chǔ)器最多可裝載８?jìng)€(gè)３２位字長的數(shù)據(jù)，ＤＥＩ１０１６采用的是先進(jìn)先出的發(fā)送順序。

２．３ ＤＥＩ１０１６的數(shù)據(jù)接收過程

ＤＥＩ１０１６的數(shù)據(jù)接收時(shí)序如圖２所示。當(dāng)接收器１接收到數(shù)據(jù)后，系統(tǒng)會(huì)置ＤＲ１為低電平；而當(dāng)接收器２接收到數(shù)據(jù)后，系統(tǒng)將置ＤＲ２為低電平。欲使接收器１將接收數(shù)據(jù)的字１送至１６位數(shù)據(jù)總線上，應(yīng)先置ＳＥＬ為低電平，再置ＯＥ１為低電平且置ＯＥ２為高。而后再置ＳＥＬ為高電平，便可將字２送至１６位數(shù)據(jù)總線。要使接收器２的數(shù)據(jù)送至１６位數(shù)據(jù)總線上，則置ＯＥ２為低電平，ＯＥ１為高電平即可。

表1 74LS373功能表

３?。粒裕福梗茫担才cＤＥＩ１０１６的接口設(shè)計(jì)

ＡＴ８９Ｃ５２（Ｕ１）８位微控器與ＤＥＩ１０１６的１６位數(shù)據(jù)總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，必須先利用鎖存器來鎖存數(shù)據(jù)。其接口電路框圖見圖３。發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，Ｕ１先把要發(fā)送的數(shù)據(jù)分成低８位和高８位送出，并進(jìn)入Ｕ３、Ｕ４鎖存，爾后再把１６位數(shù)據(jù)一同送至ＤＥＩ１０１６?Ｕ２?的數(shù)據(jù)總線上。Ｕ３、Ｕ４、Ｕ５、Ｕ６均選用７４ＬＳ３７３芯片，它們的內(nèi)部均由Ｄ鎖存器和三態(tài)輸出門組成，其功能表如表１所列。當(dāng)ＯＥ為低電平，且Ｇ為高電平時(shí)，輸出Ｑ與輸入Ｄ之間為直通方式。而當(dāng)ＯＥ為高電平，且Ｇ由高電平跳變?yōu)榈碗娖胶?，Ｄ端輸入?shù)據(jù)被Ｄ鎖存器鎖存，之后即使Ｄ端（Ｐ０口）輸入數(shù)據(jù)再發(fā)生變化，也不會(huì)影響已鎖存的數(shù)據(jù)。如果ＯＥ為低電平，系統(tǒng)將輸出原先鎖存的數(shù)據(jù)。為了鎖存低８位數(shù)據(jù)，需要由Ｕ１的ＷＲ和地址選通信號(hào)Ｙ７（由譯碼器Ｕ７譯出）經(jīng)或非門Ｕ８去控制Ｕ３的Ｇ端。實(shí)際上，只有Ｕ１在執(zhí)行寫操作時(shí)， ＷＲ和Ｙ７才同時(shí)為低電平，而此時(shí)低８位數(shù)據(jù)才能被Ｕ３暫時(shí)鎖存。高８位數(shù)據(jù)的鎖存與此類似Ｍ，Ｕ１的Ｐ３．４由高變低可打開Ｕ３、Ｕ４的輸出門，從而使Ｕ３、Ｕ４把數(shù)據(jù)送至Ｕ２的數(shù)據(jù)總線，當(dāng)Ｕ１的Ｐ１．３或Ｐ１．４由高變低以把１６位數(shù)據(jù)裝入發(fā)送存儲(chǔ)器后，Ｐ３．４會(huì)由低變高，此時(shí)Ｕ３、Ｕ４輸出為高阻抗?fàn)顟B(tài)，但不會(huì)影響Ｕ２的數(shù)據(jù)輸出狀態(tài)。其發(fā)送程序如下：

ｍｏｖ?。洌穑簦?，＃ｅ０００ｈ

ｍｏｖ ａ，＃ｄ１ｌ ；取字１的低８位

ｍｏｖｘ ＠ｄｐｔｒ，ａ ；把字１的低８位鎖入Ｕ３

ｍｏｖ　ｄｐｔｒ，＃ｃ０００ｈ

ｍｏｖ ａ，＃ｄ１ｈ ；取字１的高８位

ｍｏｖｘ ＠ｄｐｔｒ，ａ ；把字１的高８位鎖入Ｕ４

ｃｌｒ ｐ３．４ ；打開Ｕ３、Ｕ４的輸出

ｎｏｐ

ｃｌｒ ｐ１．３ ；字１數(shù)據(jù)裝入ＤＥＩ１０１６

ｎｏｐ

ｓｅｔｂ ｐ３．４ ；關(guān)閉Ｕ３、Ｕ４的輸出

ｓｅｔｂ ｐ１．３

ｍｏｖ?。洌穑簦颍＃澹埃埃埃?/P>

ｍｏｖ ａ，＃ｄ２ｌ ；取字２的低８位

ｍｏｖｘ ＠ｄｐｔｒ，ａ ；把字２的低８位鎖入Ｕ３

ｍｏｖ?。洌穑簦颍＃悖埃埃埃?/P>

ｍｏｖ ａ，＃ｄ２ｈ ；取字２的高８位

ｍｏｖｘ ＠ｄｐｔｒ，ａ ；把字２的高８位鎖入Ｕ３

ｃｌｒ ｐ３．４ ；打開Ｕ３、Ｕ４的輸出

ｎｏｐ

ｃｌｒ ｐ１．４ ；字２數(shù)據(jù)裝入ＤＥＩ１０１６

ｎｏｐ

ｓｅｔｂ ｐ３．４

ｓｅｔｂ ｐ１．４

    用Ｕ１接收數(shù)據(jù)，應(yīng)將ＤＲ１、ＤＲ２及ＴＸＲ經(jīng)與門Ｕ１３接至Ｕ１的ＩＮＴ０，在ＩＮＴ０口產(chǎn)生中斷后，Ｕ１便執(zhí)行讀操作，并通過ＲＤ和Ｙ５控制Ｕ１４、Ｕ１５以讀入ＤＲ１、ＤＲ２及ＴＸＲ的狀態(tài)。Ｕ２接收到數(shù)據(jù)或發(fā)送數(shù)據(jù)完畢后，即向Ｕ１的ＩＮＴ０口申請(qǐng)中斷，并在中斷程序中判斷ＤＲ１、ＤＲ２及ＴＸＲ的狀態(tài)。ＴＸＲ為低表明發(fā)送完畢，而ＤＲ１或ＤＲ２為低則表明已收到數(shù)據(jù)。此時(shí)可置Ｐ１．２（ＳＥＬ）為低電平，同時(shí)也置Ｐ１．０（接ＤＥＩ１０１６的ＯＥ１）或Ｐ１．１ ?接ＤＥＩ１０１６的ＯＥ２?為低電平，以使字１的數(shù)據(jù)出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線上，而使Ｐ１．０、Ｐ１．１經(jīng)Ｕ１１異或后輸出以使Ｕ５、Ｕ６的Ｇ端為高電平，從而把數(shù)據(jù)鎖入Ｕ５、Ｕ６。由于ＲＤ分別與Ｙ７、Ｙ６相或后的輸出是與Ｕ５、Ｕ６的ＯＥ門相連接的，因此，Ｕ１ 執(zhí)行讀操作時(shí)，應(yīng)先后打開Ｕ５、Ｕ６的ＯＥ門來把數(shù)據(jù)讀入。其接收程序如下：（以接收器１為例）。

ｃｌｒ ｐ１．２ ；置ＤＥＩ１０１６的ＳＥＬ＝０，讀字１

ｃｌｒ ｐ１．０ ；置ＤＥＩ１０１６的／ＯＥ１＝０

ｓｅｔｂ ｐ１．１ ；置ＤＥＩ１０１６的／ＯＥ２＝１

ｎｏｐ

ｍｏｖ ｄｐｔｒ，＃ｅ０００ｈ

ｍｏｖｘ ａ，＠ｄｐｔｒ ；把字１的低８位讀入

ｍｏｖ １０ｈ，ａ

ｍｏｖ ｄｐｔｒ，＃ｃ０００ｈ

ｍｏｖｘ ａ，＠ｄｐｔｒ ；把字１的高８位讀入

ｍｏｖ １１ｈ，ａ

ｓｅｔｂ ｐ１．２ ；置ＤＥＩ１０１６的ＳＥＬ＝１，讀字２

ｎｏｐ

ｍｏｖ ｄｐｔｒ，＃ｅ０００ｈ

ｍｏｖｘ ａ，＠ｄｐｔｒ ；把字２的低８位讀入

ｍｏｖ １２ｈ，ａ

ｍｏｖ ｄｐｔｒ，＃ｃ０００ｈ

ｍｏｖｘ ａ，＠ｄｐｔｒ ；把字２的高８位讀入

ｍｏｖ １３ｈ，ａ

ｓｅｔｂ ｐ１．０ ；置ＤＥＩ１０１６的／ＯＥ１＝１

ｓｅｔｂ ｐ１．１ ；置ＤＥＩ１０１６的／ＯＥ２＝１

ｓｅｔｂ ｐ１．２ ；置ＤＥＩ１０１６的ＳＥＬ＝１

圖3

    ＤＥＩ１０１６的兩路接收可能產(chǎn)生同時(shí)接收的現(xiàn)象。即在上述兩路共用一個(gè)中斷源時(shí)，如果某一路申請(qǐng)中斷已進(jìn)入接收程序，那么另一路同時(shí)接收的數(shù)據(jù)就可能被屏蔽。解決方法是：進(jìn)入中斷程序后，在接收數(shù)據(jù)過程中再查詢另一路ＤＲ的狀態(tài)。當(dāng)然，如果每路單獨(dú)使用一個(gè)中斷源，效果將會(huì)更好。

４　結(jié)束語

實(shí)際上，上述ＡＴ８９Ｃ５２與ＤＥＩ１０１６的接口電路經(jīng)改進(jìn)也可以應(yīng)用到其它１６位數(shù)據(jù)總線接口的電路中，而如果用ＩＳＰ器件替代鎖存器及其門電路，還可大大減小電路板的面積。