Реферат: Канал последовательной связи на основе МС 8251
NSB определят количество стоп-битов в каждом символе, передаваемом контроллером последовательного интерфейса, и связан с длинной слова обмена (биты WLS). Если этот бит установлен в 0, то генерируется и проверяется один стоп-бит при любой длине слова обмена. Если этот бит установлен в 1, то при длине слова обмена в 5 бит генерируется и проверяется 1.5 стоп-бита, а при любой другой длине слова обмена генерируется и проверяется 2 стоп-бита[2].
Биты WLS определяют длину слова обмена:
00 – 5 битов;
01 – 6 битов;
10 – 7 битов;
11 – 8 битов.
Регистр управления модемом (MCR). Регистр управления модемом имеет адрес 4 относительно базового адреса контроллера. Этот регистр доступен по чтению и записи. С помощью регистра можно управлять работой модема.
| 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
| 0 | 0 | 0 | LB | Out2 | Out1 | RTS | DTR |
LB задаёт режим «шлейфа» (Loopback) для диагностических целей. При единичной значении этого бита происходит следующее:
· Выход передатчика (SOUT) устанавливается в активное состоние;
· Вход приёмника (SIN) отсоединяется;
· Выход сдвигового регистра передатчика подсоединяется к сдвиговому регистру приёмника;
· Четыре входных управляющих сигналов модема (CTS, DSR, DCD и RI) отсоединяется;
· Черыре выходных управляющих сигнала модема (DTR, RTS, Out1 иOut2) подсоединяются к четырём управляющим вхолдам модема;
· Управляющие цепи модема принудительно устанавливаются в неоктивное состояние.
В диагностическом режиме передаваемые данные сразу же принимаются. При этом полностью обеспечивается прерывание приёмника и передатчика. Управление прерываниями так же управляется регистром IER, однако источниками прерываний в этом случае является четыре младших бита регистра MCR в место четырёх управляющих входов модема. Система управления прерываниями может быть проверена в режиме «шлейф» записью в младшие 6 бит регистра LSR и младшие 4 бита регистра MSR. При установке любого из этих битов в один вырабатывается соответствующие прерывания (если оно разрешено в регистре IER). Условия сброса состояния прерывание полностью соответствуют нормальному режиму работы.
Для возврата к нормальному режиму работы необходимо сначала перепрограммировать регистры для этого режима работы, а затем установить бит LB регистра MCR в значение 0.
Out2 управляет сигналом Out2. При единичном значении бита сигнал Out2 устанавливается равным 1. Сигнал Out2 управляет генерацией прерываний контроллера последовательного интерфейса. При единичном знании сигнал контроллер генерирует прерывание в соответствии со значением регистра IER. При нулевом значении сигнала Out2 контроллер не генерирует прерываний независимо от значение регистра IER.
Out1 управляет сигналом Out1. Если бит установлен в 1, сигнал Out1 устанавливается 1. При задании значения 0 сигнал устанавливается в нулевой уровень.
RTS управляет сигналом «запрос на передачу» (Request to Send). При значении этого бита, равном 1, сигнал «запрос на передачу» устанавливается равным 1. При задании значения 0 сигнал устанавливается в нулевой уровень.
DTR задаёт уровень сигнала «готовность терминала» (Data Terminal Ready). Если бит установлен в 1, сигнал «готовность терминала» устанавливается равным 1. При задании значения 0 сигнал устанавливаться в нулевой уровень.
Биты 7-5 не используются и всегда устанавливаются в 0.
Регистр состояния линии (LSR). Регистр состояние линии имеет адрес 5 относительно базового адреса контроллера и доступен только по чтению. Регистр LSR предоставляет информацию о состоянии обмена данных.
| 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
| 0 | TEMT | THRE | BI | FE | PE | OR | DR |
TEMT является индикатором освобождения передатчика .
Установка этого бита в 1 обозначает, что как регистр THR, так и регистр TSR свободный. Этот бит устанавливается в значение 0, если любой из регистров THR и TSR содержит символ.
THRE является индикатором освобождения регистра THR.
Установка этого бита 1 означает, что из регистра THR символ передан в сдвиговый регистр передатчика (TSR) и регистра THR готов принять следующий байт. Если в регистре IER разрешено прерывание по освобождению регистра THR, то при установке этого бита в значении 1 происходит также прерывание по освобождению регистра THR.
BI является индикатором состояния «пауза» (Break Interrupt). Состояние «пауза» фиксируется в том случае, если уровень принимаемого сигнала установлен в 0 на время приёма полной посылке, т.е. общее время стартового бита, битов данных, бита контроля чётности и стоп-бита. Этот бит принимает значение 0 после операции чтении регистра LSR. Биты с 4-1 являются индикаторами ошибки и установка любого из этих битов в значение 1 проводит к порождению прерывания по состоянию линий приёмника.
FE является индикатором «ошибки стоп-битов» (Framing Error).
Ошибка стоп-бита фиксируется в том случае, когда в принятом символе не обнаружена корректного стоп-бита, т.е. бит, следующий за последним битом данных или за битом контроля четности (в случае контроля чётности), имеет значение 0. Этот бит принимает значение 0 после операции чтения регистра LSR.
PE является индикатором «ошибки четности» (Parity Error).
Ошибка четности фиксируется, если в принятом символе обнаружено некорректное значение бита контроля чётности. Этот бит принимает значение 0 после чтении регистра LSR.
OR является индикатором «ошибки переполнения» (Overrun Error). Ошибка переполнения фиксируется в том случае, если при помешении очередного символа в регистр RBR обнаружено, что предедущее содержимое этого регистра не считано и, таким образом, оно потеряно. Этот бит принимает значение 0 после операции чтение регистра LSR.
DR индикатор доступности принимаемых данных. Этот бит всегда устанавливается в 1, когда приёмником полностью принят символ и помещён в регистр RBR. Бит принимает значение 0 после операцией чтения из регистра RBR.
Бит 7 всегда устанавливается в значение 0.
Регистр состояния модема (MSR). Регистр имеет адрес 6 относительно базового адреса контроллера и доступен только по чтению. Регистр предоставляет информацию о состоянии управляющих линий модема. Кроме того, этот регистр содержит 4 бита, которые отображают изменение состояния модема и устанавливаются в значение 0 после операции чтения из регистра MSR.
| 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
| DCD | RI | DSR | CTS | DDCD | TERI | DDSR | DCTS |
DCD является инвертированным сигналом Data Carrier Detect (DCD). При установленном режиме «шлейфа» (бит LB регистра MCR имеет значение 1) этот бит эквивалентен биту Out2 регистра MCR.
RI является инвертированным сигналом Ring Indicator (RI). При установленном режиме «шлейфа» (бит LB регистра MCR имеет значение 1) эквивалентен биту Out1 регистра MCR.
DSR является инвертированным сигналом Data Set Ready (DSR). В режиме «шлейфа» (бит LB регистра MCR имеет значение 1) эквивалентен биту DTR регистра MCR.
CTS – инвертированный сигнал Clear to Send (CTS). При установленном режиме «шлейфа» (бит LB регистра MCR имеет значение 1) этот бит эквивалентен биту RTS регистра MCR.
Биты DDCD, TERI, DDSR и DCTS являются индикаторами изменения состояния модема и установка любого из этих битов в значение 1 приводит к порождению прерывания по состоянию модема, если оно разрешено в регистре IER.
DDCD является индикатором изменения сигнала Data Carrier Detect (DCD). Этот бит принимет значение 1 при изменении сигнала DCD после последней операции чтения регистра MSR.
TERI является индикатором заднего фронта сигнала RI. Этот бит принимает значение 1 при изменении сигнала RI с уровня логической 1 на уровень логического нуля.
DDSR является индикатором изменения сигнала Data Set Ready (DSR). Этот бит принимает значение 1 при изменении сигнала DSR после последней операции чтение регистра MSR.
DTCS является индикатором изменения сигналаClear to Send (CTS). Этот бит принимает значение 1 при изменении сигнала CTS после последней операции чтения регистра MSR.
Не используемый регистр (Scratch Register). Имеет адрес 7 относительно базового адреса контроллера и доступен по чтения и записи. Регистр не управляет контроллерам и может быть использован в качестве рабочего регистра для хранения каких либо данных.
Программируемый генератор. Программируемый генератор служит для установки частоты контроллера последовательного интерфейса. Частота следования определяется как отношение частоты задающего генератора к делителю частоты. Частота задающего генератора равна 1.8432Мгц. делитель частоты представляет собой 16–ти битовое число, младший и старший байт которого загружаются по отдельности через регистры буфера делителя. После операции записи любой из регистров делителя делитель перезагружается сразу же. В таблице 1.4 приведены необходимые значения делителя для получения требуемой частоты следования.
Таблица 1.4
|
Требуемая частота Следования (в бодах) |
Значение делителя для получения требуемой частоты следования | |
|
В десятичном Виде |
В шестнадцатеричном виде | |
| 50 | 2304 | 0900h |
| 75 | 1536 | 0600h |
| 150 | 1536 | 0600h |
| 300 | 384 | 0180h |
| 600 | 192 | 00C0h |
| 1200 | 96 | 0060h |
| 1800 | 64 | 0040h |
| 2400 | 48 | 0030h |
| 3600 | 32 | 0020h |
| 4800 | 24 | 0018h |
| 7200 | 16 | 0010h |
| 9600 | 12 | 000Ch |
| 19200 | 6 | 0006h |
| 38400 | 3 | 0003h |
| 57600 | 2 | 0002h |
| 115200 | 1 | 0001h |
Последовательная передача данных
Микропроцессорная система без средств ввода и вывода оказывается бесполезной. Характеристики и объемы ввода и вывода в системе определяются, в первую очередь, спецификой ее применения — например, в микропроцессорной системе управления некоторым промышленным процессом не требуется клавиатура и дисплей, так как почти наверняка ее дистанционно программирует и контролирует главный микрокомпьютер (с использованием последовательной линии RS–232C).
Поскольку данные обычно представлены на шине микропроцессора в параллельной форме (байтами, словами), их последовательный ввод–вывод оказывается несколько сложным. Для последовательного ввода потребуется средства преобразования последовательных входных данных в параллельные данные, которые можно поместить на шину. С другой стороны, для последовательного вывода необходимы средства преобразования параллельных данных, представленных на шине, в последовательные выходные данные. В первом случае преобразование осуществляется регистром сдвига с последовательным входом и параллельным выходом (SIPO), а во втором — регистром сдвига с параллельным входом и последовательным выходом (PISO).
Последовательные данные передаются в синхронном или асинхронном режимах. В синхронном режиме все передачи осуществляются под управлением общего сигнала синхронизации, который должен присутствовать на обоих концах линии связи. Асинхронная передача подразумевает передачу данных пакетами; каждый пакет содержит необходимую информацию, требующуюся для декодирования содержащихся в нем данных. Конечно, второй режим сложнее, но у него есть серьезное преимущество: не нужен отдельный сигнал синхронизации.
Существуют специальные микросхемы ввода и вывода, решающие проблемы преобразования, описанные выше. Вот список наиболее типичных сигналов таких микросхем:
D0–D7 — входные–выходные линии данных, подключаемые непосредственно к шине процессора;
RXD — принимаемые данные (входные последовательные данные);
TXD — передаваемые данные (выходные последовательные данные);
CTS — сброс передачи. На этой линии периферийное устройство формирует сигнал низкого уровня, когда оно готово воспринимать информацию от процессора;
RTS — запрос передачи. На эту линию микропроцессорная система выдает сигнал низкого уровня, когда она намерена передавать данные в периферийное устройство.
Все сигналы программируемых микросхем последовательного ввода–вывода ТТЛ–совместимы. Эти сигналы рассчитаны только на очень короткие линии связи. Для последовательной передачи данных на значительные расстояния требуются дополнительные буферы и преобразователи уровней, включаемые между микросхемами последовательного ввода–вывода и линией связи.
Протокол последовательной связи.
