基于MPC860微處理器與STl6C654的串行通信設計
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1 系統硬件設計
1．1 主要器件選型
1．1．1 MPC860型微處理器
MPC860 PowerQIUCC(簡(jiǎn)稱(chēng)MPC860)內部集成了2個(gè)處理單元。一個(gè)處理單元是嵌入的PowerPC核(PowerPCCore)，是主處理單元(CPU)，是一個(gè)RISC芯片，通常編譯后的程序指令都是由它執行；另一個(gè)處理單元是通信處理模塊CPM(Communications Processor Module)，內部集成有一個(gè)RISC微處理器，對各種常用的通信模塊進(jìn)行管理。通信處理模塊內部集成有4個(gè)串行通信控制器SCC、2個(gè)串行管理控制器SMC、1個(gè)串行外圍接口電路SPI和1個(gè)I2C接口。另外，還有一個(gè)系統接口單元SIU，主要功能是提供內外總線(xiàn)的接口及一些其他功能(如SIU中斷)的管理等。本設計利用通信處理模塊CPM強大功能，與STl6C654通信。MPC860硬件結構如圖1所示。
1．1．2 STl6C654
STl6C654是一個(gè)帶有收發(fā)各64 Byte的FIF0的擴展通用異步收發(fā)器，自動(dòng)軟硬件流程控制，速率最高達到1．5 Mb／s(24 MHz時(shí)鐘)，支持16(Intel)／68(Motorola)總線(xiàn)接口類(lèi)型。STl6C654結構圖如圖2所示。擴展的4路串口通道，每個(gè)通道有15個(gè)(64／68pin封裝)或16個(gè)(100pin封裝)內部寄存器，用來(lái)存放收發(fā)數據以及配置該串口的工作模式，需要在初始化時(shí)對各寄存器進(jìn)行配置。工作模式有中斷模式和定時(shí)查詢(xún)模式，中斷模式實(shí)時(shí)性能好，適合于緊急情況，中斷次數多，中斷任務(wù)切換頻繁影響主要任務(wù)的運行；定時(shí)查詢(xún)模式，由于STl6C654具有緩存，定時(shí)查詢(xún)方式具備一般實(shí)時(shí)性，數據不丟失。
1．2 系統組成
電路設計需要注意：1)MPC2860采用大端(big-end)工作模式，STl6C654從BD0開(kāi)始接收數據。STl6C654數據總線(xiàn)D[0..7]連接MPC860的數據總線(xiàn)D[7．．0]，地址總線(xiàn)A[O..4]連接MPVC860地址總線(xiàn)A[31．．27]；2)STl6C654采用Motorola模式即
接地，此時(shí)控制
為0，就是對4路串口同時(shí)使能，選擇A3，A4就可以對具體通道操作；3)采用定時(shí)查詢(xún)模式，STl6C654的與MPC860的
連接，
與MPC860的連接，
置空，以實(shí)現了串口數據的接收后以UDP協(xié)議包發(fā)送到以太網(wǎng)和從以太網(wǎng)收到的UDP包數據按協(xié)議重打包后發(fā)送到指定端口；4)時(shí)鐘選擇為14．7654MHz，
為O，但實(shí)際波特率要通過(guò)MCRBIT7初始化設置，各路傳輸速率最高可達921．6 Kb／s。STl6C654電路設計如圖3所示。
2 系統軟件設計
2．1 操作系統
Vxworks是由WRS(Wind River System Ine．)公司開(kāi)發(fā)的一套具有微內核、高性能、可伸縮的實(shí)時(shí)操作系統，支持廣泛的網(wǎng)絡(luò )通信協(xié)議，支持32位的CPU，包括Intel公司的x86、MIatorola公司的68k和PoweerPC、MIPS、ARM，并能夠根據用戶(hù)的需求進(jìn)行組合；同時(shí)WRS公司還提供了優(yōu)秀的實(shí)時(shí)操作系統開(kāi)發(fā)工具Tornado。Tornado是一整套強有力的交叉開(kāi)發(fā)工具，它能夠支持幾乎所有的工作平臺和目標處理器，所提供有工具可用于所有目標機，并具有兩種調試模式(系統模式和任務(wù)模式)，能夠輕松給Vxworks操作系統添加刪除各種通信協(xié)議，能夠支持目標機和宿主機的如以太網(wǎng)、串行線(xiàn)路、在線(xiàn)仿真等通信選項，其機制和功能都是基于C／C++語(yǔ)言，任務(wù)、中斷、通信都提供了統一的API接口。這些特性為編寫(xiě)應用程序和設備驅動(dòng)提供了極大便利。Tornado目前已發(fā)展到6．O及更高板本。本設計開(kāi)發(fā)工具是Tornado 2．0。
在Vxworks下，設備驅動(dòng)可以嵌入到內核隨系統一起啟動(dòng)，也可以作為加載模塊在系統啟動(dòng)后運行。前一種需要修改內核，需要熟悉內核結構和運行方式，這實(shí)現比較困難：而后一種比較簡(jiǎn)單，與編寫(xiě)一般的應用程度類(lèi)似。本設計采用后者。
2．2 STl6C654程序設計
定義消息結構MSG_STRUCT和串口接收UART_RECE_STRUCT數據結構：
系統啟用收發(fā)2個(gè)任務(wù)，初始化STl6C654后，實(shí)現收發(fā)數據流程如圖4所示。
3 結論
在詳細分析MPC860和STl6C654元件性能參數的基礎上，介紹了具體的開(kāi)發(fā)實(shí)例。硬件采用MPC860連接STl6C654，軟件采用VxWorks系統，雙任務(wù)驅動(dòng)STl6C654進(jìn)行串口收發(fā)通信，該實(shí)例已在TornadoⅡ2．0_2版本上通過(guò)調試，單通道連續收或發(fā)5字節實(shí)驗，1秒20次無(wú)丟失包。該
實(shí)例已成功應用于某型網(wǎng)絡(luò )設備開(kāi)發(fā)中。
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