Intel16位單片機(jī)的特殊串行通訊方式

1 概述

隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展和控制技術(shù)的提高，16位單片機(jī)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)于工和民用領(lǐng)域。其中，Intel公司的80C196系列16位單片機(jī)目前應(yīng)用非常廣泛的一種。

80C196MC/MD 單片機(jī)集合了Intel16位單片機(jī)的所有特性，是196系列單片機(jī)中功能最強(qiáng)大的單片機(jī)之一。它有一個(gè)16位邏輯運(yùn)算單元，13路10位A/D轉(zhuǎn)換通道，一個(gè)EPA、PTS、兩個(gè)PWM脈寬調(diào)制單元和三個(gè)WFG（波形發(fā)生器）。由于它完善的硬件結(jié)構(gòu)、出色的運(yùn)算能力，使得196MC/MD單片機(jī)可以應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。它所獨(dú)有的WFG更使196MC/MD在電機(jī)變頻控制中倍受青睞。196MC/MD單片機(jī)的另一特色就是它獨(dú)特的通訊方式。與其它單片機(jī)不同，196MC/MD的通訊不是通過(guò)獨(dú)立的串行通訊接口實(shí)現(xiàn)的，而是利用EPA和PTS來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這種方式不但能夠?qū)崿F(xiàn)一般串行口的完成的各種通訊功能。而且還能實(shí)現(xiàn)一些特殊的功能（如多串口的通訊）。要實(shí)現(xiàn)196MC/MD靈活多樣的串行通訊方式，關(guān)鍵是要掌握EPA和PTS的使用技巧。

2 EPA和PTS的工作原理

Intel公司在KC系列以后的16位單片機(jī)中增加了EPA（Event Process Array）事件處理陣列和PTS（Peripheral Transaction Server）外設(shè)事務(wù)服務(wù)器。其中外設(shè)事務(wù)服務(wù)器是微指令中斷控制器。196MC/MD的串行通訊以是利用它們來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

196MC/MD 單片機(jī)是EPA中有兩種模塊，一種是捕獲/比較模塊，它用于支持一個(gè)對(duì)應(yīng)引腳的高速輸入/輸出功能。所謂“捕獲”是指它可以記載某個(gè)EPA引腳上電平發(fā)生跳變事件的時(shí)刻。EPA可以捕獲的事件包括下降沿跳變、上升沿跳變、上升或下降沿跳變。在串行通訊中正是利用此功能來(lái)“捕獲”串行輸入時(shí)的起始位的。所謂 “比較”是將定時(shí)器值與一個(gè)預(yù)先設(shè)定值進(jìn)行比較，如相等，則執(zhí)行指定的輸出功能。輸出功能包括輸出低電平、輸出高電平以及引腳電平翻轉(zhuǎn)等。由于“比較”功能可產(chǎn)生一個(gè)準(zhǔn)確的定時(shí)值，因此在串行輸入時(shí)可利用這一特性來(lái)確定第一個(gè)有效數(shù)據(jù)位的采樣時(shí)刻，EPA中的另一種模塊是“比較”模塊。它與“捕獲/比較” 模塊中的比較功能是一致的。串行通訊中利用該模塊的比較輸出功能來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)，并與PTS相互協(xié)調(diào)工作以使其達(dá)到規(guī)定的波特率。

196MC/MD 的EPA中管理了4個(gè)捕獲/比較模塊和4個(gè)比較模塊，每個(gè)模塊在硬件上都有對(duì)應(yīng)的引腳。利用這些EPA管理的引腳可以構(gòu)成串行通訊的硬件接口。而且，對(duì)于每一個(gè)引腳都可以進(jìn)行串行通訊接口。因此，196MC/MD的串行安排比較靈活，同時(shí)，豐富的硬件資源也為實(shí)現(xiàn)多串口通訊提供了硬件保證。這是其它單片機(jī)無(wú)法與之相比的。

實(shí)現(xiàn)196MC/MD串行通訊另一難點(diǎn)是 PTS的使用。PTS是一個(gè)微指令的硬件中斷處理器，它可提供一種特殊的中斷服務(wù)。與普通中斷不同的是，它不改變堆棧的中斷服務(wù)。與普通中斷不同的是，它不改變堆棧以及PSW，也不打斷正常指令流。它將待處理的微指令插入在PTS控制塊中可與常指令同步執(zhí)行。這樣，就不需要額外的CPU開銷，當(dāng)產(chǎn)生PTS 中斷時(shí)，它可以按照PTS控制塊中規(guī)定的操作繼續(xù)進(jìn)行，直到PTS控制塊中規(guī)定的所有工作進(jìn)行完后才觸發(fā)一次對(duì)應(yīng)的變通中斷來(lái)申請(qǐng)一次CPU管理。因此 PTS中斷可以大大減輕CPU的負(fù)擔(dān)以使代碼執(zhí)行效率更高；同時(shí)它還要與普通中斷配合使用，是一種特殊的中斷方式。196MC/MD的PTS有4種操作方式，分別為單字節(jié)傳送方式、多字節(jié)傳送方式、A/D轉(zhuǎn)換方式和串行通訊方式，它們分別對(duì)應(yīng)于5種PTS控制模塊。其中串行通訊方式是196MC/MD所獨(dú)有的，它由兩個(gè)PTS控制塊組成，圖1為其結(jié)構(gòu)圖。