單片機系統(tǒng)多串行口設計技術

以上八種多串口的設計方法可以歸納為五種設計思想：

①直接從ＣＰＵ上下手，選擇多串行口單片機；

②挖掘器件本身的資源，在ＣＰＵ　Ｉ／Ｏ口線上用軟件模擬串行口；

③使用功能電路實現(xiàn)串、并轉換；

④使用功能電路將一路高速串行口分解為多路低速串行口；

⑤通過分時復用實現(xiàn)一路到多路的切換。

針對這幾種不同的設計思想和其具體的實現(xiàn)方法，在應用時該如何選擇，不但要依據(jù)以上幾種方法的軟硬件復雜度、ＣＰＵ時間開銷、實時性和可靠性，還要依據(jù)應用系統(tǒng)中所需串行接口的總路數(shù)、各個串口之間的獨立性和波特率，以及現(xiàn)有的開發(fā)條件和綜合成本指標。選擇時要根據(jù)各種因素進行綜合權衡。要在能實現(xiàn)所要求功能的基礎上，充分利用現(xiàn)有資源、降低系統(tǒng)的復雜度、提高可靠性，力求使設計代價最小、總體成本最低。當然，這些方法的選擇應該靈活多樣，不必拘泥于一種方法，也可以因地制宜地選擇幾種方法的組合。

４　應用舉例

在某型無人機飛行控制器設計中，ＣＰＵ選用的是８０Ｃ１９６ＫＣ。ＣＰＵ上原有的一路串口用于遙控遙測。為了測量飛機的航向角。系統(tǒng)中應用了數(shù)字羅盤ＨＭＲ３０００。該傳感器為串口接口，波特率為１９２００，輸出數(shù)據(jù)為ＮＭＥＡＣ１８３格式，每秒２０幀，每幀３５字節(jié)，為此需要給控制器增加一路全雙工異步串行接口。

基于對以上８種設計方法的比較與分析，在權衡系統(tǒng)的軟硬件復雜度之后，選用了第四種方法，即利用１６Ｃ５５０可編程通訊控制器擴展出一路串行口。專門與該傳感器通訊。１６Ｃ５５０使用了ＦＩＦＯ功能，在接收１４個字節(jié)后向ＣＰＵ提出一次中斷請求。這樣ＣＰＵ最多中斷４次就可以全部接收一幀姿態(tài)測量數(shù)據(jù)。控制器的軟件對ＨＭＲ３０００一幀輸出數(shù)據(jù)的解碼時間僅為１．１８７ｍｓ，ＣＰＵ的負擔并不大。ＣＰＵ、１６Ｃ５５０和ＨＭＲ３０００的連接電路如圖１所示。

圖１ 可編程通訊控制器１６Ｃ５５０與單片機系統(tǒng)的接口電路圖