51單片機與ARINC429航空總線接口設計

１ ＤＥＩ１０１６的主要功能

　　ＤＥＩ１０１６是Ｄｅｖｉｃｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 生產的一種可支持ＡＲＩＮＣ４２９航空總線協議的串行接收、發送器件。該器件的主要功能如下：

　　●串行數據字長為３２或２５位;

　　●串行數據速率為１００ｋｂｐｓ或１２．５ｋｂｐｓ;

　　●具有獨立的收、發電路;

　　●兩個獨立的接收器可直接與ＡＲＩＮＣ４２９總線接口;

　　●具有串／并接收數據轉換,和并／串發送數據轉換功能;

　　●對接收的數據可進行奇偶狀態校驗;并可對發送數據奇偶狀態進行設置;

　　●可自動產生字與字之間的間隔;

　　●采用單一＋５Ｖ供電。

２ ＤＥＩ１０１６的工作原理

　　ＤＥＩ１０１６的引腳功能及特點以前已有介紹,現僅對該器件的工作原理作以描述。

２．１ ＤＥＩ１０１６的復位及初始化

　　電路上電后,首先在ＭＲ引腳施加２００μｓ的低電平脈沖以使ＤＥＩ１０１６復位,然后把控制字寫到１６位數據總線上,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,爾后便可接收和發送數據。

２．２ ＤＥＩ１０１６的數據發送過程

　　ＤＥＩ１０１６的數據發送時序如圖１所示。發送數據時,首先應查詢ＴＸＲ引腳是否為高電平,若是高電平,表明發送存儲器已空;此時置ＥＮＴＸ引腳為低電平可停止發送數據,并把要發送的數據寫到１６位數據總線上。之后,若要發送數據字１,則置ＬＤ１為低,ＬＤ２為高;若發送數據字２,則置ＬＤ１為高,ＬＤ２為低此時再查詢ＴＸＲ引腳是否為低電平,若為低電平,表明發送數據已裝載到存儲器中,此時再置ＥＮＴＸ引腳為高電平即可發送數據。ＤＥＩ１０１６的發送存儲器最多可裝載８個３２位字長的數據,ＤＥＩ１０１６采用的是先進先出的發送順序。

２．３ ＤＥＩ１０１６的數據接收過程

　　ＤＥＩ１０１６的數據接收時序如圖２所示。當接收器１接收到數據后,系統會置ＤＲ１為低電平;而當接收器２接收到數據后,系統將置ＤＲ２為低電平。欲使接收器１將接收數據的字１送至１６位數據總線上,應先置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位數據總線。要使接收器２的數據送至１６位數據總線上,則置ＯＥ２為低電平,ＯＥ１為高電平即可。

　　表1 74LS373功能表

３　ＡＴ８９Ｃ５２與ＤＥＩ１０１６的接口設計

　　ＡＴ８９Ｃ５２（Ｕ１）８位微控器與ＤＥＩ１０１６的１６位數據總線進行數據交換時,必須先利用鎖存器來鎖存數據。其接口電路框圖見圖３。發送數據時,Ｕ１先把要發送的數據分成低８位和高８位送出,并進入Ｕ３、Ｕ４鎖存,爾后再把１６位數據一同送至ＤＥＩ１０１６Ｕ２　的數據總線上。Ｕ３、Ｕ４、Ｕ５、Ｕ６均選用７４ＬＳ３７３芯片,它們的內部均由Ｄ鎖存器和三態輸出門組成,其功能表如表１所列。當ＯＥ為低電平,且Ｇ為高電平時,輸出Ｑ與輸入Ｄ之間為直通方式。而當ＯＥ為高電平,且Ｇ由高電平跳變為低電平后,Ｄ端輸入數據被Ｄ鎖存器鎖存,之后即使Ｄ端（Ｐ０口）輸入數據再發生變化,也不會影響已鎖存的數據。如果ＯＥ為低電平,系統將輸出原先鎖存的數據。為了鎖存低８位數據,需要由Ｕ１的ＷＲ和地址選通信號Ｙ７（由譯碼器Ｕ７譯出）經或非門Ｕ８去控制Ｕ３的Ｇ端。實際上,只有Ｕ１在執行寫操作時, ＷＲ和Ｙ７才同時為低電平,而此時低８位數據才能被Ｕ３暫時鎖存。高８位數據的鎖存與此類似Ｍ,Ｕ１的Ｐ３．４由高變低可打開Ｕ３、Ｕ４的輸出門,從而使Ｕ３、Ｕ４把數據送至Ｕ２的數據總線,當Ｕ１的Ｐ１．３或Ｐ１．４由高變低以把１６位數據裝入發送存儲器后,Ｐ３．４會由低變高,此時Ｕ３、Ｕ４輸出為高阻抗狀態,但不會影響Ｕ２的數據輸出狀態。其發送程序如下：

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　ｄｐｔｒ,＃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數據裝入ＤＥＩ１０１６

ｎｏｐ

ｓｅｔｂ ｐ３．４ ;關閉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　ｄｐｔｒ,＃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數據裝入ＤＥＩ１０１６

ｎｏｐ

ｓｅｔｂ ｐ３．４

ｓｅｔｂ ｐ１．４

　　用Ｕ１接收數據,應將ＤＲ１、ＤＲ２及ＴＸＲ經與門Ｕ１３接至Ｕ１的ＩＮＴ０,在ＩＮＴ０口產生中斷后,Ｕ１便執行讀操作,并通過ＲＤ和Ｙ５控制Ｕ１４、Ｕ１５以讀入ＤＲ１、ＤＲ２及ＴＸＲ的狀態。Ｕ２接收到數據或發送數據完畢后,即向Ｕ１的ＩＮＴ０口申請中斷,并在中斷程序中判斷ＤＲ１、ＤＲ２及ＴＸＲ的狀態。ＴＸＲ為低表明發送完畢,而ＤＲ１或ＤＲ２為低則表明已收到數據。此時可置Ｐ１．２（ＳＥＬ）為低電平,同時也置Ｐ１．０（接ＤＥＩ１０１６的ＯＥ１）或Ｐ１．１ 接ＤＥＩ１０１６的ＯＥ２　為低電平,以使字１的數據出現在數據總線上,而使Ｐ１．０、Ｐ１．１經Ｕ１１異或后輸出以使Ｕ５、Ｕ６的Ｇ端為高電平,從而把數據鎖入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 執行讀操作時,應先后打開Ｕ５、Ｕ６的ＯＥ門來把數據讀入。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的兩路接收可能產生同時接收的現象。即在上述兩路共用一個中斷源時,如果某一路申請中斷已進入接收程序,那么另一路同時接收的數據就可能被屏蔽。解決方法是：進入中斷程序后,在接收數據過程中再查詢另一路ＤＲ的狀態。當然,如果每路單獨使用一個中斷源,效果將會更好。

４　結束語

　　實際上,上述ＡＴ８９Ｃ５２與ＤＥＩ１０１６的接口電路經改進也可以應用到其它１６位數據總線接口的電路中,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。