51單片機與ARINC429航空總線(xiàn)接口設計

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(xiàn)協(xié)議的串行接收、發(fā)送器件。該器件的主要功能如下：

　　●串行數據字長(cháng)為３２或２５位;

　　●串行數據速率為１００ｋｂｐｓ或１２．５ｋｂｐｓ;

　　●具有獨立的收、發(fā)電路;

　　●兩個(gè)獨立的接收器可直接與ＡＲＩＮＣ４２９總線(xiàn)接口;

　　●具有串／并接收數據轉換,和并／串發(fā)送數據轉換功能;

　　●對接收的數據可進(jìn)行奇偶狀態(tài)校驗;并可對發(fā)送數據奇偶狀態(tài)進(jìn)行設置;

　　●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(xiě)到１６位數據總線(xiàn)上,這樣,在ＬＤＣＷ引腳施加低電平便可把控制字寫(xiě)入到控制字寄存器,爾后便可接收和發(fā)送數據。

２．２ ＤＥＩ１０１６的數據發(fā)送過(guò)程

　?。模牛桑保埃保兜臄祿l(fā)送時(shí)序如圖１所示。發(fā)送數據時(shí),首先應查詢(xún)ＴＸＲ引腳是否為高電平,若是高電平,表明發(fā)送存儲器已空;此時(shí)置ＥＮＴＸ引腳為低電平可停止發(fā)送數據,并把要發(fā)送的數據寫(xiě)到１６位數據總線(xiàn)上。之后,若要發(fā)送數據字１,則置ＬＤ１為低,ＬＤ２為高;若發(fā)送數據字２,則置ＬＤ１為高,ＬＤ２為低此時(shí)再查詢(xún)ＴＸＲ引腳是否為低電平,若為低電平,表明發(fā)送數據已裝載到存儲器中,此時(shí)再置ＥＮＴＸ引腳為高電平即可發(fā)送數據。ＤＥＩ１０１６的發(fā)送存儲器最多可裝載８個(gè)３２位字長(cháng)的數據,ＤＥＩ１０１６采用的是先進(jìn)先出的發(fā)送順序。

２．３ ＤＥＩ１０１６的數據接收過(guò)程

　?。模牛桑保埃保兜臄祿邮諘r(shí)序如圖２所示。當接收器１接收到數據后,系統會(huì )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(xiàn)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(xiàn)。要使接收器２的數據送至１６位數據總線(xiàn)上,則置ＯＥ２為低電平,ＯＥ１為高電平即可。

　　表1 74LS373功能表

３?。粒裕福梗茫担才cＤＥＩ１０１６的接口設計

　?。粒裕福梗茫担玻ǎ眨保肝晃⒖仄髋cＤＥＩ１０１６的１６位數據總線(xiàn)進(jìn)行數據交換時(shí),必須先利用鎖存器來(lái)鎖存數據。其接口電路框圖見(jiàn)圖３。發(fā)送數據時(shí),Ｕ１先把要發(fā)送的數據分成低８位和高８位送出,并進(jìn)入Ｕ３、Ｕ４鎖存,爾后再把１６位數據一同送至ＤＥＩ１０１６Ｕ２　的數據總線(xiàn)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(tài)輸出門(mén)組成,其功能表如表１所列。當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ＯＥ為高電平,且Ｇ由高電平跳變?yōu)榈碗娖胶?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(fā)生變化,也不會(huì )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(jīng)或非門(mén)Ｕ８去控制Ｕ３的Ｇ端。實(shí)際上,只有Ｕ１在執行寫(xiě)操作時(shí), ＷＲ和Ｙ７才同時(shí)為低電平,而此時(shí)低８位數據才能被Ｕ３暫時(shí)鎖存。高８位數據的鎖存與此類(lèi)似Ｍ,Ｕ１的Ｐ３．４由高變低可打開(kāi)Ｕ３、Ｕ４的輸出門(mén),從而使Ｕ３、Ｕ４把數據送至Ｕ２的數據總線(xiàn),當Ｕ１的Ｐ１．３或Ｐ１．４由高變低以把１６位數據裝入發(fā)送存儲器后,Ｐ３．４會(huì )由低變高,此時(shí)Ｕ３、Ｕ４輸出為高阻抗狀態(tài),但不會(huì )影響Ｕ２的數據輸出狀態(tài)。其發(fā)送程序如下：

ｍｏｖ?。洌穑簦?＃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(kāi)Ｕ３、Ｕ４的輸出

ｎｏｐ

ｃｌｒ ｐ１．３ ;字１數據裝入ＤＥＩ１０１６

ｎｏｐ

ｓｅｔｂ ｐ３．４ ;關(guān)閉Ｕ３、Ｕ４的輸出

ｓｅｔｂ ｐ１．３

ｍｏｖ?。洌穑簦?＃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(kāi)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(jīng)與門(mén)Ｕ１３接至Ｕ１的ＩＮＴ０,在ＩＮＴ０口產(chǎn)生中斷后,Ｕ１便執行讀操作,并通過(guò)ＲＤ和Ｙ５控制Ｕ１４、Ｕ１５以讀入ＤＲ１、ＤＲ２及ＴＸＲ的狀態(tài)。Ｕ２接收到數據或發(fā)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(tài)。ＴＸＲ為低表明發(fā)送完畢,而ＤＲ１或ＤＲ２為低則表明已收到數據。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的數據出現在數據總線(xiàn)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(mén)相連接的,因此,Ｕ１ 執行讀操作時(shí),應先后打開(kāi)Ｕ５、Ｕ６的ＯＥ門(mén)來(lái)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(chǎn)生同時(shí)接收的現象。即在上述兩路共用一個(gè)中斷源時(shí),如果某一路申請中斷已進(jìn)入接收程序,那么另一路同時(shí)接收的數據就可能被屏蔽。解決方法是：進(jìn)入中斷程序后,在接收數據過(guò)程中再查詢(xún)另一路ＤＲ的狀態(tài)。當然,如果每路單獨使用一個(gè)中斷源,效果將會(huì )更好。

４　結束語(yǔ)

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