基于AT89C5131的接口設計

　　引 言

　　AT89C5131是一個基于52內核的單片機。在存儲器方面，其內部集成了32 KB的FLASH存儲器用于代碼的存儲;l KB的E2PROM存儲器用于用戶數據的存儲;用戶可以使用片上的Bootloader或FLASHAPI，通過USB接口或其他接口(如UART和I2C總線)對FLASH存儲器和E2PROM存儲器進行ISP或者IAP編程。AT89C5131支持USB 1.1和USB 2.0協議，擁有1個控制端口和6個普通可編程端口，支持控制、批量、中斷和同步傳輸4種傳輸方式，還支持串行I/O接口模式及Master和Slave的SPI接口模式。

　　1 系統硬件設計

　　基于AT89C5131的通信和控制模塊主要完成以下功能：在通信方面，通過USB實現與計算機的通信，接收計算機對設備的控制命令和計算機發送的數據，并將設備的工作狀態發送給計算機，同時將計算機傳來的控制命令和數據通過SPI接口傳送到其他設備模塊，并收集其他設備模塊的狀態信息;在控制方面，AT89C5131負責收集設備控制顯示面板的控制命令，更新設備顯示狀態等。由于采用USB通信系統，AT89C5131除了能夠根據控制面板控制設備的運行，也能根據計算機的命令控制設備的運行，實現了對設備的雙重控制。該系統中AT89C5131的外圍連接如圖1所示。

　　1.1 AT89C5131的鍵盤端口特性及鍵盤設計

　　AT89C5131擁有一個允許與8×n矩陣鍵盤連接的鍵盤接口，其輸入均具有高或低電平可編程中斷能力。鍵盤接口與C51內核的通信通過3個特殊功能寄存器實現，分別是鍵盤電平選擇寄存器(KBLS)、鍵盤中斷使能寄存器(KBE)和鍵盤標志寄存器(KBF)。

　　AT89C5131的鍵盤輸入被設計為分享同一個中斷向量的8個獨立的中斷源，寄存器IEN1中的中斷使能位KBD允許鍵盤中斷全局的使能及不使能，根據KBLS每一位的值，每一個鍵盤輸入都有檢測出可編程電平的能力，然后鍵盤檢測就被反應到KBF中，而通過軟件使用KBE可以屏蔽中斷標志KBF。正是這樣的結構使得鍵盤排列可以從1×n延伸至8×n的矩陣，同時還使得P1輸入用于其他用途。

　　在該設計中，將4個鍵盤端口(P1.O，P1.2，P1.3，P1.4)及2個外部中斷端口(P3.2，P3.3)與控制面板上的6個按鍵相連;實現系統的內外、啟停、暫停繼續控制及參數組的選擇等功能。這6個端口都采用低電平觸發產生中斷。

　　1.2 USB各端口的特性及USB通信設計

　　AT89C5131的控制端口O總是默認為控制類型，用于控制傳輸，有32字節的FIFO;而其他6個可編程端口可以通過設置UEPTYPE的值配置為控制、批量、中斷和同步類型;Ping-pong模式的端口可以配置成批量、中斷和同步類型，對于批量、中斷和同步類型的端口，其方向可以通過設置UEPCONX的值配置為輸入或者輸出。端口1～端口3有32字節的FIFO;端口4，端口5有2個64 B的FIFO;端口6有2個512 B的FIFO，并且后三個端口均可工作于Ping-pong模式。

　　在該設計中，PC機將數據通過USB傳給AT89C5131，傳輸完一次后AT89C5131向PC機回傳數據傳輸正確與否的標志，PC機可以根據收到的標志進行相應的操作。PC機向AT89C5131傳輸的數據主要是參數和控制命令兩種類型。為將其區分開來，使用USB的端口4和端口6接收這兩種數據。其中，端口4用來接收控制命令;端口6用來接收參數。相應地，控制命令的回傳使用端口5;參數的回傳使用端口3。為簡單起見，端口3～端口6均被配置為批量類型;端口3、端口5為IN端口;端口4、端口6為OUT端口。