Універсальний синхронно-асинхронний приймач-передавач
Мікросхема КР580ВВ51 являє собою однокристальний програмований пристрій для синхронно-асинхронних приймально-передавальних каналів послідовного зв’язку.
УСАПП перетворює паралельний код, який одержує з шини даних, на послідовний потік символів зі службовими бітами і видає його до каналу зв’язку з різною швидкістю, а також виконує зворотне перетворення.
Приймач-передавач може працювати у п’яти режимах:
- асинхронне передавання;
- асинхронне приймання;
- синхронне передавання;
- синхронне приймання із внутрішньою синхронізацією;
- синхронне приймання із зовнішньою синхронізацією.
Швидкість передавання під час обміну інформацією у синхронному режимі може сягати 56000 біт/с, у асинхронному – 9600 біт/с. Довжина слів, що передаються – 5 ... 8 біт.
Основними сигналами управління є: WR, RD, C/D, CS. Вхідні сигнали WR та RD визначають напрямок потоку інформації, що передається з шини даних мікропроцесора до УСАПП чи навпаки. Вхідний сигнал C/D разом із сигналами WR, RD та CS визначає вид інформації, що поступає до мікросхеми чи до каналу даних.
Послідовність записування інструкції команди та інструкції режиму, синхросимволів та даних для запуску мікросхеми наведена у таблиці 3.1. При цьому синхросимвол може бути один чи обидва взагалі відсутні, що визначається інструкцією режиму.
Таблиця 3.1 - Послідовність завантаження УСАПП
З таблиці 3.1 видно, що безпосередньо після скидання потрібно записати інструкцію режиму, тобто до регістра режиму записується перше слово управління для синхронного чи асинхронного режиму.
|
|
|
Оскільки в технічному завданні на курсовий проект задано асинхронний режим передачі, то слово управління буде мати вигляд, наведений на рис.3.1:
Рисунок 3.1 - Формат інструкції для асинхронного режиму
Відповідно до наведенної структури виберемо формат слова управління, наведений у табл. 3.2:
Таблиця 3.2 - Формат слова управління
| D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 |
Розряди D0 та D1 визначають асинхронний режим. Це поле також визначає швидкість приймання та передавання інформації, яку ми вибираємо рівною 1:1.
Розряди D2 та D3 визначають довжину (кількість бітів даних) слова, що передається чи приймається.
Розряди D4 та D5 здійснюють управління контролем парності. Біт контроля парності додається до бітів даних (не входить у довжину слова). Контроль парності не використовується.
Розряди D6 та D7 визначають кількість стоп-бітів, які вводяться після біту контролю і призначені для фіксації закінчення посилання даних. Довжину стоп-біта вибираємо рівною півтора. Після запису інструкції режиму записується інструкція команди, формат якої наведений на рисунку 3.2.
|
|
|
Рисунок 3.2 - Формат інструкції команд
У системах передавання даних часто необхідно контролювати стан сигналів під час виконання операції. Формат регістра станів наведений на рисунку 3.3.
Рисунок 3.3 - Формат регістра стану
Біт D4 встановлюється в одиницю у випадках:
- читання наступної кодової комбінації з лінії зв’язку, коли попередня комбінація мікропроцесором зчитана не була;
- у синхронному режимі роботи із внутрішньою синхронізацією, коли попередня кодова комбінація відповідала першому синхросимволу, а наступна не відповідає другому синхросимволу;
- під час читання даних чи стану у випадку внутрішнього пересилання інформації чи синхросимволів.
Помилки не переривають роботи мікросхеми. Тригери встановлюються до початкового стану інструкцією команди. Читання стану дозволяє використовувати дану мікросхему не лише у режимі переривань, але й у режимі програмного опитування прапорів.
Прямим аналогом цієї мікросхеми є I8251 фірми Intel Corp .
3.2 Мікроконтролер КМ1816ВЕ51
З урахуванням вимог технічного завдання, для виконання пристрою міжконтролерного обміну інформацією, її кодування та декодування, а також запису інформації доцільно використати мікропроцесор КМ1816ВЕ51.
|
|
|
Мікроконтролер виконаний на основі високорівневої N-МОП технології і випускається в корпусі ВІС, що має 40 зовнішніх виводів. Цокольовка корпусу МК51 і найменування виводів показані на рисунку 3.4.
Для роботи МК51 потрібно одне джерело електроживлення +5 В. Через чотири порта що програмуються введення/виводу МК51 взаємодіє із середовищем у стандарті ТТЛ-схем із трьома станами виходу.
Основу структурної схеми МК51 (рисунок 3.5) утворює внутрішня двонаправлена 8-бітна шина, що зв'язує між собою всі основні вузли і пристрої:
- резидентна пам'ять,
- АЛП,
- блок регістрів спеціальних функцій,
- пристрій керування
- порти введення/виводу.
Арифметично-логічний пристрій.
8-бітне АЛП може виконувати арифметичні операції додавання, віднімання, множення і ділення; логічні операції І, АБО, виключаєче АБО, а також операції циклічного зсуву, скиду, інвертування і т.п. У АЛП є програмно недоступні регістри Т1 і Т2, призначені для тимчасового збереження операндів, схема десяткової корекції і схема формування ознак.
Найпростіша операція додавання використовується в АЛП для інкрементування вмісту регістрів, просування регістра вказівника даних і автоматичного обчислення наступної адреси РПП. Найпростіша операція віднімання використовується в АЛП для декрементування регістрів і порівняння змінних.
|
|
|
Найпростіші операції автоматично утворять "тандеми" для виконання в АЛП таких операцій, як, наприклад, інкрементування 16-бітних реєстрових пар.
В АЛП реалізується механізм каскадного виконання найпростіших операцій для реалізації складних команд. Так, наприклад, при виконанні однієї з команд умовної передачі керування по результату порівняння в АЛП тричі інкрементується СК, двічі виконується читання з РПД, виконується арифметичне порівняння двох змінних, формується 16-бітна адреса переходу і приймається рішення про те, робити або не робити перехід по програмі. Всі перераховані операції виконуються в АЛП усього лише за 2 мкс.
Пам'ять програм і пам'ять даних, розміщені на кристалі МК51 фізично і логічно розділені, мають різноманітні механізми адресації, працюють під керуванням різноманітних сигналів і виконують різні функції.
Пам'ять програм (ПЗП або СППЗП) має ємність 4 Кбайта і призначена для збереження команд, констант, керуючих слів ініціалізації, таблиць перекодування вхідних і вихідних змінних і т.п. РПП має 16-бітну шину адреси, через яку забезпечується доступ із лічильника команд або з регістра-вказівника даних. Останній виконує функції базового регістра при непрямих переходах по програмі або використовується в командах, що оперують із таблицями.
Пам'ять даних (ОЗП) призначена для збереження змінних у процесі виконання прикладної програми, адресується одним байтом і має ємність 128 байт.
Вхідні сигнали для МК51 можуть формуватися ТТЛ-схемами або n-МОП-схемами. Допустимо використання в якості джерела сигналів для МК51 схем із відкритим колектором або відкритим стоком. Проте при цьому час зміни вхідного сигналу при переході з 0 у 1 виявиться сильно затягнутим.
. Звертання до портів введення/виводу можливо з використанням команд, що оперують із байтом, окремим бітом і довільною комбінацією біт. При цьому в тих випадках, коли порт є одночасно операндом і місцем призначення результату, пристрій керування автоматично реалізує спеціальний режим, що називається "читання- модифікацію-запис". Цей режим звертання припускає введення сигналів не з зовнішніх виводів порту, а з його регістра-засувки, що дозволяє виключити неправильне зчитування раніше виведеної інформації.
Рисунок 3.4 – Структурна схема МК51
Розробка структурної схеми
Структурна схема знаходиться у додатку В, складається з таких блоків:
1) лінія зв’язку;
2) перетворювач уніполярної напруги в біполярну;
3) перетворювач біполярної напруги в уніполярну;
4) згортковий кодер;
5) згортковий декодер;
6) пристрій введення/виведення;
7) тригер (для запам’ятовування стану);
8) лічильник;
9) пристрій управління;
10) мікроконтролери.
В основі пристрою лежить система передачі інформації, яка складається з вищеописаних блоків. Вона складається з приймальної частини, каналу зв’язку і передавальної частини. Передавальна частина складається з мікроконтролера, в якому зберігається інформація, яку потрібно передати, пристрою управління, який керує зчитуванням даних з мікроконтролера, пристрою введення/виведення (IOS), який представляє собою УСАПП Intel 8251, згорткового кодера, який кодує інформацію згортковим кодом, який може виправляти помилки, перетворювача уніполярної напруги в біполярну згідно індивідуального завдання, схеми зворотнього зв’язку, потрібної для того, щоб впевнитись, що повідомлення було прийнято, яка складається зі схеми вимірювання часу, двох тригерів, лічильника і ця схема з’єднана з пристроєм управління.
Лінія зв’язку представляє собою самостійний елемент і в даній роботі вона розглядається як єдиний блок в спрощеному вигляді.
Приймальна частина складається з перетворювача біполярної напруги в уніполярну, щоб отримати сигнали, які сприймають цифрові мікросхеми, згорткового декодера, щоб декодувати інформацію, закодовану кодером і виявити помилки, якщо вони є , мікроконтролера, в який записується інформація в разі її успішного прийому, схеми зворотнього зв’язку, яка передає передавальній стороні сигнали про те, що інформація успішно і правильно прийнята, або прийнята неправильно. Вона складається з двох тригерів і формувача повідомлення.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 551; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!