Уровень: Основной текст Глоссарии: ... Глоссарий

Программируемый связной интерфейс

Программируемый связной интерфейс или универсальный (синхронно-)асинхронный приемо-передатчик (У(С)АПП или U(S)ART) предназначен для организации обмена данными между МП и удаленными ВУ в последовательном формате. По этой причине УСАПП называют также последовательным интерфейсом (IOS).В качестве передатчика УСАПП преобразует параллельный код в последовательный и отправляет его в линию связи, а в качестве приемника осуществляет обратное преобразование. УСАПП может обмениваться данными с удаленными устройствами в симплексном (движение информации в одном направлении) , полудуплексном (информация передается и принимается в обоих направлениях, но поочередно) и дуплексном режимах (обмен данными в обоих направлениях одновременно).

На рисунке приведено упрощенное условное обозначение УСАПП, схема его включения в микропроцессорную систему и типичная последовательность бит на входе приемника или выходе передатчика в асинхронном режиме работы. Микропроцессор на схеме не показан. Счетчик CT0 таймера (мог быть и другой) обеспечивает требуемую скорость обмена данными.

Назначение некоторых выводов: TxD - выход передатчика, RxD - вход приемника, CLK - вход частоты синхронизации, TxC - вход синхросигнала передатчика, RxC - вход синхросигнала приемника, ~CTS - инверсный вход готовности приемника терминала (удаленного устройства или модема). В простых системах связи вход ~CTS можно жестко связать с "землей", уведомляя передатчик, что приемник "всегда готов", а его действительная готовность к приему - это забота программиста! Если используется стандартный протокол связи, например RS-232C, то вход ~CTS должен быть отсоединен от нулевого провода. C/~D - функциональный вход "управление/данные". Если C/~D = 0 , то МП и УСАПП обмениваются байтом данных, если C/~D = 1, то происходит запись байта управления или чтение байта состояния. Назначение остальных выводов PCI аналогично назначению соответствующих выводов PPI. Приведенных на рисунке выводов достаточно для реализации связи с не очень удаленными объектами, например с компъютером или с другими МП.

Из приведенного рисунка нетрудно вычислить адреса PCI. Для нулевого выхода дешифратора, подключенного к входу таймеру "выбор микросхемы" адреса уже найдены . Активизация инверсного  входа ~CS УСАПП производится подачей сигналов A4,A3,A2 = 111(BIN) = 7(DEC) и разрешающих работу дешифратора сигналов A7,A6,A5 = 100(BIN). В таблице приведены два из четырех возможных адресов PCI (A1 = 0).

Одним из наиболее распространенных режимов работы УСАПП является асинхронный режим. В этом режиме каждый передаваемый символ (кадр) содержит следующие поля:

• обязательный стартовый бит, на рисунке обозначен ST, всегда равен нулю,

• 5..8 информационных бит,

• необязательный бит контроля четности/нечетности PB,

• 1..2 стоп-бита SP.

Кадры следуют непрерывно или отделяются паузами. Инфомационные биты передаются начиная со старших разрядов. На рисунке передается/принимается код 01011001, а не 10011010.

УСАПП программируется записью в него байта управления, который может быть двух типов:

• инструкция режима,

• команда управления.

ФОРМАТ ИНСТРУКЦИИ РЕЖИМА

Инструкция режима задает режим синхронизации, формат данных, скорость обмена, необходимость контроля. Ниже в таблице приведен формат инструкции режима.

• Биты D7,D6 определяют число стоп-бит в каждом кадре, причем "полтора бита" обозначают длительность в полтора тактовых интервала. Обычно для экономии времени используется один стоп-бит.

• Длительность тактового интервала (f_TxC(RxC)/x)^-1сек задают биты D1,D0. Частота f_TxC или f_RxC - частота сигнала на одноименных входах TxC и RxC приемопередатчика должна быть меньше или равной f_CLK/(4.5). Внутри УСАПП может быть дополнительно разделена в 16 или 64 раза. Частота f_TxC(RxC)/x определяет скорость передачи в Бодах (baud) или битах в секунду (bps). Для УСАПП обе скорости совпадают. В асинхронном режиме комбинация D1,D0 = 01 недопустима. Максимальную скорость обмена данными нетрудно вычислить. Пусть f_CLKmax = 2МГц, тогда f_TxC(RxC) = f_CLK/4.5 =444444,44Гц. В асинхронном режиме дополнительный коэффициент деления должен быть не менее 16-ти (см. инструкцию режима). Поэтому максимальная скорость обмена равна 444444,44Гц / 16 = 27777 бит в секунду.

• Число информационных бит в кадре   определяется битами  D3,D2  инструкции режима.

• Биты D5,D4 задают вид контроля за правильностью передачи. Если производится контроль четности, то УСАПП-передатчик   вычисляет "сумму по модулю два" информационных бит и полученный бит суммы вставляет в передаваемый кадр в качестве бита контроля четности. УСАПП-приемник снова вычисляет сумму "сумму по модулю два" информационных бит и если значение принятого и вычисленного бита контроля совпадают - делается вывод об отсутствии искажений при передаче по линии связи. Этот метод позволяет выявлять только нечетное число искажений бит информации и самого бита контроля, поэтому обычно контроль четности/нечетности не применяется и длина кадра уменьшается на один тактовый интервал. В современных устройствах связи применяются более сложные методы контроля за правильностью передачи (CRC-контроль, передача с подтверждением приема и др.).

ФОРМАТ КОМАНДЫ УПРАВЛЕНИЯ

Ниже в таблице приведены некоторые биты команды управления.

ФОРМАТ БАЙТА СОСТОЯНИЯ

В процессе работы можно осуществлять контроль за работой  УСАПП путем чтения байта его состояния. Ниже в таблице приведены некоторые наиболее употребительные в асинхронном режиме биты состояния УСАПП.

Биты D5,D4,D3, называемые также флагами, устанавливаются/сбрасываются   приемником УСАПП сигнализируя:

• PE=1 (Parity Error), если УСАПП   зафиксировал ошибку при контроле четности/нечетности,

• OE=1(Overrun Error), если была попытка считать в микропрцессор передаваемый из линии в приемник код, до завершения его полной передачи,

• FE=1(Frame Error), если приемник не обнаружил стоп-бит(ы).

Бит RxRDY (Готовность приемника), если RxRDY=0, то приемник еще не преобразовал последовательный код в параллельный и считывать его в микропроцессор бессмысленно.

Бит TxRDY (Готовность передатчика) - если TxRDY=0, то передатчик еще не преобразовал параллельный код в последовательный и загрузка следующего кода из МП в передатчик исказит текущее передаваемое значение.

Ниже приводится фрагмент программы передачи массива байтов, хранящихся в памяти.

Начальный адрес массива символов - 8007(HEX). Передается  8 байтов: fd,87,9c,88,40,55,8a,b8. Адреса таймера 80,83 и УСАПП 9c,9d были получены ранее. Коэффициент деления частоты f_CLK(N0=5)>4.5.

;++++ настройка и запуск делителя частоты

mov al,1eh; CT0,1 мл.байт, режим 3, код BIN out 83h,al; вывод байта упр. 1e в порт 83 mov al,5 ; коэфф. деления частоты Fclk N0=5 out 80h,al; и запись его в CT0 по адресу 80

;++++ настройка УСАПП ...........

mov al,40h; программный сброс D6=1 out 9dh,al;

mov al,0cfh;инструкция режима: 2 стоп-бита, out 9dh,al ;нет контроля,8 инф. бит, f_TxC(RxC) / 64

mov al,01h;разрешение передачи TxEN =1 out 9dh,al;

;++++ передача массива символов

mov cl, 8; число передаваемых символов
mov bx,8007h; начальный адрес блока
nxt: mov al,[bx]; переслать текущий байт в AL
out 9ch,al; и вывести его в УСАПП
wt: in al,9dh; чтение байта состояния
shr al,1; символ передан в линию? ( TxRDY =1?),
jnc wt; если нет,то подождать,
inc bx; если да, перейти к адресу след. байта
dec cl; переданы все байты?
jnz nxt; если нет,то повторить вывод след. байта
........; если да,то выйти из цикла.