單片機(jī)系統(tǒng)多串行口設(shè)計(jì)技術(shù)

以上八種多串口的設(shè)計(jì)方法可以歸納為五種設(shè)計(jì)思想：

①直接從ＣＰＵ上下手，選擇多串行口單片機(jī)；

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(shí)現(xiàn)串、并轉(zhuǎn)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(shí)復(fù)用實(shí)現(xiàn)一路到多路的切換。

針對(duì)這幾種不同的設(shè)計(jì)思想和其具體的實(shí)現(xiàn)方法，在應(yīng)用時(shí)該如何選擇，不但要依據(jù)以上幾種方法的軟硬件復(fù)雜度、ＣＰＵ時(shí)間開銷、實(shí)時(shí)性和可靠性，還要依據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)中所需串行接口的總路數(shù)、各個(gè)串口之間的獨(dú)立性和波特率，以及現(xiàn)有的開發(fā)條件和綜合成本指標(biāo)。選擇時(shí)要根據(jù)各種因素進(jìn)行綜合權(quán)衡。要在能實(shí)現(xiàn)所要求功能的基礎(chǔ)上，充分利用現(xiàn)有資源、降低系統(tǒng)的復(fù)雜度、提高可靠性，力求使設(shè)計(jì)代價(jià)最小、總體成本最低。當(dāng)然，這些方法的選擇應(yīng)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(yīng)用舉例

在某型無人機(jī)飛行控制器設(shè)計(jì)中，ＣＰＵ選用的是８０Ｃ１９６ＫＣ。ＣＰＵ上原有的一路串口用于遙控遙測(cè)。為了測(cè)量飛機(jī)的航向角。系統(tǒng)中應(yīng)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(duì)以上８種設(shè)計(jì)方法的比較與分析，在權(quán)衡系統(tǒng)的軟硬件復(fù)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(kuò)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(gè)字節(jié)后向ＣＰＵ提出一次中斷請(qǐng)求。這樣ＣＰＵ最多中斷４次就可以全部接收一幀姿態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)。控制器的軟件對(duì)ＨＭＲ３０００一幀輸出數(shù)據(jù)的解碼時(shí)間僅為１．１８７ｍｓ，ＣＰＵ的負(fù)擔(dān)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(jī)系統(tǒng)的接口電路圖