03/24/95 03:20pm 580bb51.met
С.Т.Хвощ,Н.Н.Варлинский,Е.А.Попов "МИКРО-процессоры и МИКРО-эвм в системах автоматического управления Справочник" Л. "Машишостроение" 1987.
М.Тули перевод с английского В.Л.Григорьева "Справочное пособие по цифровой электронике" М "Энергоатомиздат" 1990.
А.В.Фролов, Г.В.Фролов "Программирование модемов" серия БСП том 4 М. "ДИАЛОГ-МИФИ" 1994 издание второе, стереотипное.

Изучение организации ввода-вывода в последовательном коде на базе микросхемы КР580ВВ51.

Цель работы: Получение навыков настройки параметров обмена и обслуживания приемо-передатчика.

ВВЕДЕНИЕ.

Различают два вида устройств, участвующих в обмене: DTE и DCE.
Устройство DTE - терминальное устройство (дисплей, компьютер); его задачей является преобразование данных из параллельного кода в последовательный при передаче информации и наоборот при приеме.
Устройство DCE - усторойство связи (модем); его задача - преобразование сигнала к виду, удобному для организации связи при передаче и восстановлении формы исходного сигнала при приеме.

Поскольку устройства DTE и DCE работают достаточно самостоятельно, предусмотрены дополнительные сигналы взаимодействия DCE и DTE:

• DTR - готовность терминала; его формирует DTE при необходимости организовать обмен с DCE.

• DSR - готовность связного оборудования; сигнал формирует DCE как ответ на появление DTR и указание на работоспособность оборудования.

• RTS - запрос передачи; его формирует DTE при необходимости передать данные к DCE.

• CTS - сброс передачи; его формирует DCE как ответ на RTS и обозначает моменты когда DTR может передавать на DCE данные.

В некоторых случаях при связи двух DTE обходятся без DCE при этом роль DCE выполняет специальный кабель, называемый "нуль-модем". Этот кабель осуществляет взаимную перекомпановку пар сигналов DTR и DSR, RTS и CTS, сигналов передачи и приема информации.

АРХИТЕКТУРА БИС ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ИНТЕРФЕЙСА КР580ВВ51

БИС последовательного интерфейса КР580ВВ51 представляет собой универсальный синхро-асинхронный приемопередатчик (УСАПП) и предназначена для организации обмена м/д МП и ВУ в последовательном формате. УСАПП может принимать данные с 8-разрядной шины данных МП и передавать их в последовательном формате переферийным устройствам, а также получать последовательные данные от переферии и преобразовыват их в паралельную форму для передачи в МП.

Обмен данными производится в асинхронном режиме со скоростью передачи до 9.6К бит/с или в синхронном - со скоростью до 56К бит/с.
Длина передаваемых символов составляет от 5 до 8 бит. При передаче в МП символов длиной менее 8 бит неиспользуемые биты заполняются нулями. Формат символа включает также служебные биты и необязательный бит контроля по четности (нечетности).

Рис. 1а.

Упрощенная структурная схема УСАПП приведена на рис.1а.
В состав БИС входят:

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

• буфер приемника (RBF) со схемой управления приемником (RCU), выполняющие прием последовательных данных со входа RxD и передачу их в МП в параллельном формате;

• буфер данных (BD), представляющий собой параллельный 8-разрядный двунаправленный регистр с трехстабильными каскадами и служащий для обмена данными и управляющими словами м/д МП и УСАПП;

• блок управления записью/чтением (RWCU), принимающий управляющие сигналы от МП и генерирующий внутренние сигналы управления;

• блок управления модемом (MCU),

• обрабатывающий управляющие сигналы, предназначенные для ВУ.

Назначение входных, выходных и управляющих сигналов УСАПП приведено при описании выводов микросхемы в табл.1.

Таблица 1. Описание выводов УСАПП

Основные сигналы управления работой УСАПП подаются на блок RWCU от МП и определяют вид обрабатываемой информации и направление передачи в соответствии с табл. 2. Подключение УСАПП к шинам микропроцессора показано на рис. 1б.

Рис. 1б.

Таблица 2. Операции, определяемые сигналами управления от МП

Примечание. X- безразличное состояние сигнала

Режим работы УСАПП задается програмно путем загрузки в него управляющих слов из МП. Различаются управляющие слова 2-х видов: инструкции режима и команды. Инструкция режима задает синхронный или асинхронный режим работы, формат данных, скорость приема или передачи, необходимость контроля.
Инструкция заносится сразу по сле установки УСАПП в исходное состояние программно или по сигналу RESET и заменяется лишь при смене режима. Команда осуществляет управление установленным режим омобмена и может многократно задаваться в процессе обмена, управляя различными его этапами .
При асинхронном обмене команда загружается сразу же после инструкции режима, а при синхронном обмене перед ней распологаются 1-ин или 2-а синхросимвола. Ограничения на последовательность загрузки управляющих слов связаны с внутренней организацией УСАПП.
В асинхронном режиме работы формат данных включает нулевой старт-бит, биты данных, контрольный бит и стоп-биты. Число битов данных и стоп-битов, а также наличие или отсутствие бита контроля задаются инструкцией режима.
Формат инструкции режима для асинхронного обмена представлен на рис.2а.

Разряды D0 и D1 определяют три разновидности асинхронного режима по частоте сигналов синхронизации (с частотой сигналов синхронизации 1/16 и 1/64 частоты синхронизации). Разряды D3 и D2 определяют число битов данных
Режим контроля задается разрядами D5 и D4: при D4=0 контроль по четности запрещен;
значение разряда D5 устанавливает вид контроля - по четности или нечетности.
Разряды D7 и D6 определяют число передаваемых стоп-битов.

При синхронном обмене данные передаются в виде массивов слов, а для синхронизации запуска при приеме данных используются 1-ин или 2-а символа синхронизации. Формат инструкции режима для синхронного обмена представлен на рис.2б.
Разряды D1 и D0 для синхронного режима должны иметь нулевое значение.
Разряд D6 устанавливает вид синхронизации (внешняя или внутренняя).
Разряд D7 определяет использование одного (D7=1) или двух (D7=0) символов
синхронизации.
Назначение разрядов D3,D2 и D5,D4 - такое же, как при асинхронном обмене.

Рис. 2а.

Рис. 2б.

Команды подаются на УСАПП после инструкции режима и управляют выполнением конкретных операций. Назначение отдельных разрядов команд управления УСАПП поясняется в табл.3.

Таблица 3. Назначение разрядов команд управления УСАПП

Для контроля состояния УСАПП в процессе обмена данными МП может с помощью команды ввода считывать слово-состояние БИС из специального внутреннего регистра состояний. Значение управляющих сигналов при чтении слова-состояния указано в табл. 2. Формат слова-состояния приведен на рис. 2в. Кроме уже рассмотренных в табл.1 сигналов в слове-состоянии формируются три флага ошибок:

• разряд D3 устанавливается при возникновении ошибки четности (РЕ);

• разряд D4 устанавливается при возникновении ошибки переполнения (ОЕ), если МП не прочитал символ:

• D5 устанавливается при наличии ошибки стоп-бита (FЕ), если в конце посылки для асинхронного режима не обнаруживается стоп-бит.

Рис. 2в.

После записи инструкции режима икоманды УСАПП готов к выполнению обмена данными в одном из 5-ти режимов: синхронная передача; синхронный прием с внутренней синхронизацией; синх-й прием с внеш. синхронизацией; асинхронная передача; асинхронный прием. На рис. 3а приведена временная диаграмма сигналов управления УСАПП при записи инструкции режима, синхросимволов и команды, а на рис.3б - временная диаграмма сигналов управления при чтении слова-состояния.

Рис. 3а.

Рис. 3б.

При синхронной передаче данных на выходе TxD c частотой сигнала синхронизации формируется последовательность, начинающаяся с синхросимволов, запрограммированных инструкцией режима. Затем передаются поступающие из МП коды символов, каждый из которых может заканчиваться битом контроля. Если МП не загрузил очередной символ к моменту передачи, то УСАПП вставляет в передаваемую последовательность си нхросимволы, а на выходе TxE вырабатывается сигнал Н-уровня, идентифицирующий пустую передачу.

При синхронном приеме с внутренней синхронизацией УСАПП начинает работу с поиска во входной послед-ти синхросимволов. УСАПП сравнивает записанные в него при настройке синхросимволы с принимаемыми символами. После обнаружения синхросимволов устанавливается сигнал Н-уровня на выводе SYNDET и начинается прием входных данных (рис.3в). Сигнал на выводе SYNDET автоматически сбрасывает при чтении сло во-состояние УСАПП.

Рис. 3в.

При синхронном приеме с внешней синхронизацией (рис.3г) на вывод SYNDET подается сигнал от внешнего устройства, который разрешает прием данных на входе RxD со скоростью сигналов синхронизации, поступающих на вход RxC.

Возможна организация приема данных в МП по прерыванию, если сигнал на выводе SYNDET использовать как запрос прерывания.

Рис. 3г.

При асинхронной передаче последовательные данные формируются на выходе TxD по спаду сигнала синхронизации TxC с периодом, задаваемым инструкцией режима и равным 1,16 или 64 периодам сигнала синхронизации. Если после передачи символа следующий символ отсутствует, то на выходе TxE устанавливается напряжение Н-уровня, пока новые данные не поступят от МП. В программе, реализующей алгоритм асинхронной передачи, запись очередного байта в УСАПП производится по команде вывода (out), если в слове-состоянии разряд D0=1 что соответствует Н-уровню сигнала 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 стробированием его середины внутренним строб-импульсом. Если старт-бит найден то запускается внутренний счетчик битов который определяет начало и конец битов данных, бит контроля и стоп-биты. Прием стоп-бита идентифицирует окончание приема байта информации и сопровождается установкой сигнала Н-уровня на выходе RxRDY.
В программе реализующей алгоритм асинхронного приема передача очередного байта данных в МП может производится по команде ввода (IN) если в слове-состоянии разряд D1=1 что соответствует Н-уровню сигнала на выходе RxRDY или по прерыванию если сигнал на выходе RxRDY используется как сигнал запроса прерывания.

Основные электрические параметры микросхемы КР580ВВ51 при температуре окружающей среды (+25+/-10)°С приведены ниже:

• Выходное напряжение логической единицы Uон, В 2.4

• Выходное напряжение логического нуля Uol, В 0.4

• Ток потребления Iсс, мА 10..80

• Ток утечки на управляющих входах Iil, мкА -10..10

• Ток утечки на шинах данных в невыбранном режиме Ilz, мкА -100..100

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОТЛАДКЕ.

1 Программу двухстороннего обмена можно рассматривать как три самостоятельных подпрограммы:

• настройка БИС,

• прием данных,

• передача данных.

2 Большую часть операций, необходимых для реализации обмена выполняют специализированные БИС. Поэтому рекомендуется в ПОЦИКЛОВОМ режиме проверить наличие загрузки управляющих слов в выделенные для них порты. 3 Если правильность установок сомнений не вызывает можно переходить к проверке работоспособности фрагментов программы, занимающихся обслуживанием БИС.

3 Рекомендуется в поцикловом режиме осуществить передачу/прием одного байта, обращая особое внимание на содержимое байта состояния микросхомы 580ВВ51 перед передачей/приемом байта и после.

4 После проверки правильности передачи/приема одного байта желательно убедиться (используя покомандный режим) в правильности подсчета передаваемых/принимаемых байт, т.к. ошибка может привести к уничтожению кода программы в памяти.

5 Если все перечисленные проверки передающей/принимающей части программы прошли успешно можно выполнить односторонний обмен в нормальном режиме и перейти к проверке оставшейся трети программы.

6 Проверка ответной части выполняется аналогично.

Stay-at-home