基于TL16C554的水情中心站多路數據接收

關(guān)鍵詞：中心站 多路數據 TL16C554 異步串行通信

1 引 言

水情自動(dòng)測報系統一般由中心站、中繼站和遙測站組成。水情自動(dòng)測報系統的中心站用來(lái)接收遙測站（或經(jīng)中繼站轉發(fā)）的數據并進(jìn)行解調、存儲和處理，通過(guò)數據庫和應用軟件實(shí)現防汛調度需求。其中中心站一般由接收天線(xiàn)、饋線(xiàn)、避雷器、無(wú)線(xiàn)接收機（電臺）、解碼器、工業(yè)控制計算機（或PC）組成。

為了滿(mǎn)足水情、城市防洪計算機監控等遙測遙控系統中心站的數據交換的需要，常常要求幾個(gè)終端共享遙測數據，即要求把中心站獲取的數據資料通過(guò)無(wú)線(xiàn)或有線(xiàn)信道，傳送到各個(gè)共享數據的終端，而各個(gè)終端也可以與中心站進(jìn)行數據交換。最為常用的是采用異步串行通信方式，實(shí)現中心站與各終端的多路數據的接收與發(fā)送。

2 系統設計

2.1 TL16C554

在異步串行通信中，一般都要求設備的串行口要符合RS-232、RS-485等串行通信標準，并按該標準定義的信號進(jìn)行信息控制和數據傳輸，能夠實(shí)現該功能的集成電路通常稱(chēng)為UART，即通用異步接收器/發(fā)送器。利用At89s8252構成主從式多機串行通信系統時(shí)發(fā)現，主機At89s8252一方面要和從機通訊，另一方面還要和終端機通訊，此時(shí)便有必要進(jìn)行串口擴展，同時(shí)多臺從機有可能同時(shí)與主機傳送數據，此時(shí)采用4通道異步收發(fā)器TL16C554顯然是一種較好的選擇。

TL16C554是TI公司生產(chǎn)的4通道異步收發(fā)器集成芯片，它的每個(gè)通道能從外圍設備或MODEM接收數據，實(shí)現串-并轉換；同時(shí)它也可從CPU端接受數據，實(shí)現并-串轉換。在FIFO模式下，傳輸和接收前將數據緩沖為16字節數據包，減少了CPU的中斷數量。內部包含4片改良的16C550異步傳輸器件，使得串行I/O更加可靠，每個(gè)信道可實(shí)現串行和并行兩種連接方式的轉換，每個(gè)信道的狀態(tài)可以通過(guò)CPU的操作讀取，可以獲取操作情況或任何的錯誤狀態(tài)。三態(tài)輸出為雙向數據總線(xiàn)和控制總線(xiàn)提供TTL驅動(dòng)能力、優(yōu)先級中斷系統控制、可編程的串行接口特性。

TL16C554的主要特點(diǎn)如下：(1)由4個(gè)帶有邏輯控制的TL16C550異步通信單元組成；(2)最高可達1 Mbps的波特率,具有可編程的波特率發(fā)生器,便于靈活選擇數據收發(fā)頻率；(3)具有16字節的收發(fā)FIFO 緩沖器；(4)具有可獨立控制的發(fā)送、接收、線(xiàn)路狀態(tài)和MODEM 狀態(tài)中斷；(5)具有全雙工的接收發(fā)送線(xiàn)路,可獨立進(jìn)行接收發(fā)送控制；(6)全面的線(xiàn)路狀態(tài)報告功能；(7)充分分級的中斷系統控制；(8)三態(tài)TTL電平輸出。

TL16C554有68引腳PLCC和80引腳TQFP兩種封裝形式，各個(gè)引腳的功能為：A0～A2為片內寄存器的選擇信號端；D0～D7為雙向8位數據線(xiàn)；IOR為讀選通端（低電平有效）；IOW為寫(xiě)選通端（低電平有效）；INTA～INTD為中斷A、B、C、D（高電平有效）；CSA～CSD為片選A、B、C、D（低電平有效）；XTAL1、XTAL2為外部時(shí)鐘端，該兩腳可接晶振或外部時(shí)鐘信號；RXA～RXD為串行輸入A、B、C、D端；TXA～TXD為串行輸出A、B、C、D端；RXRDY為接收準備好信號端（低電平有效）；TXRDY為發(fā)送準備好信號端（低電平有效）。

2.2 系統框圖

利用TL16C554實(shí)現中心站與各終端之間多路數據接收的系統框圖如圖1所示,數據采集器將采集到的水文數據存儲在單片機里，這里的主控MCU使用的是ATMEL公司的AT89S8252。主控MCU要完成的工作是將收集到的水文信息存儲到本地計算機，同時(shí)通過(guò)TL16C554的4個(gè)異步串行口向各個(gè)電臺發(fā)送，另外也可以通Internet向遠程計算機發(fā)送。四個(gè)電臺也能通過(guò)四個(gè)Modem向本地PC發(fā)送信息。

2.3 硬件電路圖

下面介紹一下中心站多路數據接收的硬件電路圖。圖3中，TL16C554的數據線(xiàn)D0～D7直接與AT89S8252的P0口相連；TL16C554的片內寄存器選擇線(xiàn)A2～A0經(jīng)過(guò)地址鎖存器74HC373接AT89S8252的低位地址P0.2～P0.0，此時(shí)AT89S8252對TL16C554片內寄存器的讀寫(xiě)操作同對外部RAM讀寫(xiě)一樣。TL16C554 的片選CSA～CSD 分別接P1.0～P1.3，這樣可以通過(guò)對P1.0～P1.3的清零來(lái)選通通道A～D。TL16C554 的中斷線(xiàn)INTA～INTD 分與AT89S8252的P1.4～P1.7相連，并經(jīng)過(guò)一個(gè)四輸入或非門(mén)接AT89S8252的INT0。這樣當多個(gè)串口同時(shí)使用時(shí)，任一個(gè)指定通信事件的出現都將使UART產(chǎn)生一次通信中斷，并觸發(fā)外部INT0中斷。在中斷服務(wù)子程序中，通過(guò)對P1.4～P1.7的檢測來(lái)確定中斷到底來(lái)自于哪個(gè)口，并完成相應的數據處理。TL16C554的IOR、IOW和RESET直接與AT89S8252的RD、WR和RESET相連，串行輸出口A(yíng)通過(guò)調制解調器MC145442與電臺J1相連，由于B、C、D口與電臺連接方式雷同，故省略未畫(huà)出。

3 軟件設計

系統軟件設計的重要部分就是TL16C554 的初始化。系統上電后,應分別初始化要使用的每一個(gè)通道,并對其內部13個(gè)寄存器的讀寫(xiě)、波特率、數據幀格式以及FIFO 控制等進(jìn)行設置。下面是TL16C554 的初始化程序:

ini16554 :

mov dptr , # 0fffbh ;指向線(xiàn)性控制寄存器

mov a , # 80h

movx @dptr ,a

anl dpl , # 0f8h

mov a , # 0ch

movx @dptr ,a ;送波特率常數9600

inc dpl

clr a

movx dptr ,a ;送波特率常數高位00

inc dpl

inc dpl

mov dptr , # 0fffbh

mov a , # 03h ;設置數據幀格式,數據位8 位,1個(gè)停止位

movx @dptr ,a

inc dpl ;modem 控制器bit3 控制中斷

正確產(chǎn)生

mov a , # 02bh

movx @dptr ,a anl dpl , # 0f8h

orl dpl , # 02h

mov a , # 083h

movx @dptr ,a ;接收FIFO 有效, 8個(gè)字節一次中斷

anl dpl , # 0f8h

orl dpl , # 01h ; IER 中斷允許控制器

mov a , # 001h

movx @dptr ,a ;接收緩沖區有數中斷

ret

4 結束語(yǔ)

實(shí)驗表明，上述軟硬件設計可以實(shí)現四路串行信號的可靠及時(shí)異步收發(fā)服務(wù)。而且利用TL16C554及AT89S8252構成的串口擴展系統，硬件接口簡(jiǎn)單，使用經(jīng)濟，并且數據傳輸距離可遠可近。這種主從式多機串行通信系統已被應用到實(shí)際系統中，該電路穩定可靠，具有一定的應用價(jià)值。