51單片機(jī)與ARINC429航空總線接口設(shè)計(jì)

１ ＤＥＩ１０１６的主要功能

　?。模牛桑保埃保妒牵模澹觯椋悖?Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 生產(chǎn)的一種可支持ＡＲＩＮＣ４２９航空總線協(xié)議的串行接收、發(fā)送器件。該器件的主要功能如下：

　　●串行數(shù)據(jù)字長(zhǎng)為３２或２５位;

　　●串行數(shù)據(jù)速率為１００ｋｂｐｓ或１２．５ｋｂｐｓ;

　　●具有獨(dú)立的收、發(fā)電路;

　　●兩個(gè)獨(dú)立的接收器可直接與ＡＲＩＮＣ４２９總線接口;

　　●具有串／并接收數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,和并／串發(fā)送數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能;

　　●對(duì)接收的數(shù)據(jù)可進(jìn)行奇偶狀態(tài)校驗(yàn);并可對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)奇偶狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置;

　　●可自動(dòng)產(chǎn)生字與字之間的間隔;

　　●采用單一＋５Ｖ供電。

２ ＤＥＩ１０１６的工作原理

　?。模牛桑保埃保兜囊_功能及特點(diǎn)以前已有介紹,現(xiàn)僅對(duì)該器件的工作原理作以描述。

２．１ ＤＥＩ１０１６的復(fù)位及初始化

　　電路上電后,首先在ＭＲ引腳施加２００μｓ的低電平脈沖以使ＤＥＩ１０１６復(fù)位,然后把控制字寫到１６位數(shù)據(jù)總線上,這樣,在ＬＤＣＷ引腳施加低電平便可把控制字寫入到控制字寄存器,爾后便可接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。

２．２ ＤＥＩ１０１６的數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程

　?。模牛桑保埃保兜臄?shù)據(jù)發(fā)送時(shí)序如圖１所示。發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),首先應(yīng)查詢ＴＸＲ引腳是否為高電平,若是高電平,表明發(fā)送存儲(chǔ)器已空;此時(shí)置ＥＮＴＸ引腳為低電平可停止發(fā)送數(shù)據(jù),并把要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫到１６位數(shù)據(jù)總線上。之后,若要發(fā)送數(shù)據(jù)字１,則置ＬＤ１為低,ＬＤ２為高;若發(fā)送數(shù)據(jù)字２,則置ＬＤ１為高,ＬＤ２為低此時(shí)再查詢ＴＸＲ引腳是否為低電平,若為低電平,表明發(fā)送數(shù)據(jù)已裝載到存儲(chǔ)器中,此時(shí)再置ＥＮＴＸ引腳為高電平即可發(fā)送數(shù)據(jù)。ＤＥＩ１０１６的發(fā)送存儲(chǔ)器最多可裝載８?jìng)€(gè)３２位字長(zhǎng)的數(shù)據(jù),ＤＥＩ１０１６采用的是先進(jìn)先出的發(fā)送順序。

２．３ ＤＥＩ１０１６的數(shù)據(jù)接收過(guò)程

　?。模牛桑保埃保兜臄?shù)據(jù)接收時(shí)序如圖２所示。當(dāng)接收器１接收到數(shù)據(jù)后,系統(tǒng)會(huì)置ＤＲ１為低電平;而當(dāng)接收器２接收到數(shù)據(jù)后,系統(tǒng)將置ＤＲ２為低電平。欲使接收器１將接收數(shù)據(jù)的字１送至１６位數(shù)據(jù)總線上,應(yīng)先置ＳＥＬ為低電平,再置ＯＥ１為低電平且置ＯＥ２為高。而后再置ＳＥＬ為高電平,便可將字２送至１６位數(shù)據(jù)總線。要使接收器２的數(shù)據(jù)送至１６位數(shù)據(jù)總線上,則置ＯＥ２為低電平,ＯＥ１為高電平即可。

　　表1 74LS373功能表

３　ＡＴ８９Ｃ５２與ＤＥＩ１０１６的接口設(shè)計(jì)

　?。粒裕福梗茫担玻ǎ眨保肝晃⒖仄髋cＤＥＩ１０１６的１６位數(shù)據(jù)總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí),必須先利用鎖存器來(lái)鎖存數(shù)據(jù)。其接口電路框圖見圖３。發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),Ｕ１先把要發(fā)送的數(shù)據(jù)分成低８位和高８位送出,并進(jìn)入Ｕ３、Ｕ４鎖存,爾后再把１６位數(shù)據(jù)一同送至ＤＥＩ１０１６Ｕ２　的數(shù)據(jù)總線上。Ｕ３、Ｕ４、Ｕ５、Ｕ６均選用７４ＬＳ３７３芯片,它們的內(nèi)部均由Ｄ鎖存器和三態(tài)輸出門組成,其功能表如表１所列。當(dāng)ＯＥ為低電平,且Ｇ為高電平時(shí),輸出Ｑ與輸入Ｄ之間為直通方式。而當(dāng)ＯＥ為高電平,且Ｇ由高電平跳變?yōu)榈碗娖胶?Ｄ端輸入數(shù)據(jù)被Ｄ鎖存器鎖存,之后即使Ｄ端（Ｐ０口）輸入數(shù)據(jù)再發(fā)生變化,也不會(huì)影響已鎖存的數(shù)據(jù)。如果ＯＥ為低電平,系統(tǒng)將輸出原先鎖存的數(shù)據(jù)。為了鎖存低８位數(shù)據(jù),需要由Ｕ１的ＷＲ和地址選通信號(hào)Ｙ７（由譯碼器Ｕ７譯出）經(jīng)或非門Ｕ８去控制Ｕ３的Ｇ端。實(shí)際上,只有Ｕ１在執(zhí)行寫操作時(shí), ＷＲ和Ｙ７才同時(shí)為低電平,而此時(shí)低８位數(shù)據(jù)才能被Ｕ３暫時(shí)鎖存。高８位數(shù)據(jù)的鎖存與此類似Ｍ,Ｕ１的Ｐ３．４由高變低可打開Ｕ３、Ｕ４的輸出門,從而使Ｕ３、Ｕ４把數(shù)據(jù)送至Ｕ２的數(shù)據(jù)總線,當(dāng)Ｕ１的Ｐ１．３或Ｐ１．４由高變低以把１６位數(shù)據(jù)裝入發(fā)送存儲(chǔ)器后,Ｐ３．４會(huì)由低變高,此時(shí)Ｕ３、Ｕ４輸出為高阻抗?fàn)顟B(tài),但不會(huì)影響Ｕ２的數(shù)據(jù)輸出狀態(tài)。其發(fā)送程序如下：

ｍｏｖ　ｄｐｔｒ,＃ｅ０００ｈ

ｍｏｖ ａ,＃ｄ１ｌ ;取字１的低８位

ｍｏｖｘ ＠ｄｐｔｒ,ａ ;把字１的低８位鎖入Ｕ３

ｍｏｖ?。洌穑簦?＃ｃ０００ｈ

ｍｏｖ ａ,＃ｄ１ｈ ;取字１的高８位

ｍｏｖｘ ＠ｄｐｔｒ,ａ ;把字１的高８位鎖入Ｕ４

ｃｌｒ ｐ３．４ ;打開Ｕ３、Ｕ４的輸出

ｎｏｐ

ｃｌｒ ｐ１．３ ;字１數(shù)據(jù)裝入ＤＥＩ１０１６

ｎｏｐ

ｓｅｔｂ ｐ３．４ ;關(guān)閉Ｕ３、Ｕ４的輸出

ｓｅｔｂ ｐ１．３

ｍｏｖ　ｄｐｔｒ,＃ｅ０００ｈ

ｍｏｖ ａ,＃ｄ２ｌ ;取字２的低８位

ｍｏｖｘ ＠ｄｐｔｒ,ａ ;把字２的低８位鎖入Ｕ３

ｍｏｖ?。洌穑簦?＃ｃ０００ｈ

ｍｏｖ ａ,＃ｄ２ｈ ;取字２的高８位

ｍｏｖｘ ＠ｄｐｔｒ,ａ ;把字２的高８位鎖入Ｕ３

ｃｌｒ ｐ３．４ ;打開Ｕ３、Ｕ４的輸出

ｎｏｐ

ｃｌｒ ｐ１．４ ;字２數(shù)據(jù)裝入ＤＥＩ１０１６

ｎｏｐ

ｓｅｔｂ ｐ３．４

ｓｅｔｂ ｐ１．４

　　用Ｕ１接收數(shù)據(jù),應(yīng)將ＤＲ１、ＤＲ２及ＴＸＲ經(jīng)與門Ｕ１３接至Ｕ１的ＩＮＴ０,在ＩＮＴ０口產(chǎn)生中斷后,Ｕ１便執(zhí)行讀操作,并通過(guò)ＲＤ和Ｙ５控制Ｕ１４、Ｕ１５以讀入ＤＲ１、ＤＲ２及ＴＸＲ的狀態(tài)。Ｕ２接收到數(shù)據(jù)或發(fā)送數(shù)據(jù)完畢后,即向Ｕ１的ＩＮＴ０口申請(qǐng)中斷,并在中斷程序中判斷ＤＲ１、ＤＲ２及ＴＸＲ的狀態(tài)。ＴＸＲ為低表明發(fā)送完畢,而ＤＲ１或ＤＲ２為低則表明已收到數(shù)據(jù)。此時(shí)可置Ｐ１．２（ＳＥＬ）為低電平,同時(shí)也置Ｐ１．０（接ＤＥＩ１０１６的ＯＥ１）或Ｐ１．１ 接ＤＥＩ１０１６的ＯＥ２　為低電平,以使字１的數(shù)據(jù)出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線上,而使Ｐ１．０、Ｐ１．１經(jīng)Ｕ１１異或后輸出以使Ｕ５、Ｕ６的Ｇ端為高電平,從而把數(shù)據(jù)鎖入Ｕ５、Ｕ６。由于ＲＤ分別與Ｙ７、Ｙ６相或后的輸出是與Ｕ５、Ｕ６的ＯＥ門相連接的,因此,Ｕ１ 執(zhí)行讀操作時(shí),應(yīng)先后打開Ｕ５、Ｕ６的ＯＥ門來(lái)把數(shù)據(jù)讀入。其接收程序如下：（以接收器１為例）。

ｃｌｒ ｐ１．２ ;置ＤＥＩ１０１６的ＳＥＬ＝０,讀字１

ｃｌｒ ｐ１．０ ;置ＤＥＩ１０１６的／ＯＥ１＝０

ｓｅｔｂ ｐ１．１ ;置ＤＥＩ１０１６的／ＯＥ２＝１

ｎｏｐ

ｍｏｖ ｄｐｔｒ,＃ｅ０００ｈ

ｍｏｖｘ ａ,＠ｄｐｔｒ ;把字１的低８位讀入

ｍｏｖ １０ｈ,ａ

ｍｏｖ ｄｐｔｒ,＃ｃ０００ｈ

ｍｏｖｘ ａ,＠ｄｐｔｒ ;把字１的高８位讀入

ｍｏｖ １１ｈ,ａ

ｓｅｔｂ ｐ１．２ ;置ＤＥＩ１０１６的ＳＥＬ＝１,讀字２

ｎｏｐ

ｍｏｖ ｄｐｔｒ,＃ｅ０００ｈ

ｍｏｖｘ ａ,＠ｄｐｔｒ ;把字２的低８位讀入

ｍｏｖ １２ｈ,ａ

ｍｏｖ ｄｐｔｒ,＃ｃ０００ｈ

ｍｏｖｘ ａ,＠ｄｐｔｒ ;把字２的高８位讀入

ｍｏｖ １３ｈ,ａ

ｓｅｔｂ ｐ１．０ ;置ＤＥＩ１０１６的／ＯＥ１＝１

ｓｅｔｂ ｐ１．１ ;置ＤＥＩ１０１６的／ＯＥ２＝１

ｓｅｔｂ ｐ１．２ ;置ＤＥＩ１０１６的ＳＥＬ＝１

ＤＥＩ１０１６的兩路接收可能產(chǎn)生同時(shí)接收的現(xiàn)象。即在上述兩路共用一個(gè)中斷源時(shí),如果某一路申請(qǐng)中斷已進(jìn)入接收程序,那么另一路同時(shí)接收的數(shù)據(jù)就可能被屏蔽。解決方法是：進(jìn)入中斷程序后,在接收數(shù)據(jù)過(guò)程中再查詢另一路ＤＲ的狀態(tài)。當(dāng)然,如果每路單獨(dú)使用一個(gè)中斷源,效果將會(huì)更好。

４　結(jié)束語(yǔ)

　　實(shí)際上,上述ＡＴ８９Ｃ５２與ＤＥＩ１０１６的接口電路經(jīng)改進(jìn)也可以應(yīng)用到其它１６位數(shù)據(jù)總線接口的電路中,而如果用ＩＳＰ器件替代鎖存器及其門電路,還可大大減小電路板的面積。