基于PC/104模塊的多串口通信擴展設計與工程實(shí)現

2005年2月A

摘要：應用PC/104模塊486DX和EMM-8M-XT實(shí)現多串口通信。擴展后，10個(gè)串口可以同時(shí)進(jìn)行全雙工通信。結合工程實(shí)例，給出系統結構、軟硬件設計方法以及多串口通信在DOS平臺上的典型應用。
關(guān)鍵詞：多串口擴展；軟硬件設計；工程實(shí)現
2004年12月31日收到修改稿。
引言
    串行通信方式具有使用方便、傳輸可靠、信號線(xiàn)數量少等優(yōu)點(diǎn)，因而倍受青睞。
基于PC/104模塊的嵌入式系統，串行通信是常用的通信方式之一。通過(guò)串行數據端口，可以實(shí)現PC/104與PC機以及PC/104模塊之間的通信。無(wú)人機飛控系統是一個(gè)典型的多外設平臺，因此工程設計中必須解決多串行口數據通信問(wèn)題，完成數據采集或信號傳輸。在其它工程應用中，研究多串口數據通信也尤其重要。應用PC/104模塊在嵌入式系統中擴展8個(gè)以上的串行端口，并同時(shí)進(jìn)行雙工數據通信是本文要重點(diǎn)討論。

系統結構及硬件設計
    隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，PC/104結構的嵌入式模塊可以根據實(shí)際的要求通過(guò)簡(jiǎn)單的搭積木的方法進(jìn)行系統擴展，其豐富的功能模塊為設計人員帶來(lái)了諸多方便。在無(wú)人機飛行控制系統中，部分傳感器、測控終端、任務(wù)設備通常采用串行數據接口。本文將結合某型無(wú)人機飛控系統開(kāi)發(fā)平臺，介紹應用486DX和EMM-8M-XT嵌入式模塊，實(shí)現多串口數據通信擴展設計的方法和工程應用情況。

    某型無(wú)人機飛控系統結構如圖1所示。實(shí)際使用中，CPU板和串口板通過(guò)PC104總線(xiàn)棧接，根據使用需要還外擴了AD/DA、DIO等其它功能模塊。本文僅對與串口相關(guān)的模塊進(jìn)行介紹。系統CPU板自帶兩個(gè)串行口（P9~P10），外擴的串口板提供8個(gè)串行口（P1~P8）,分別完成不同的數據通信功能。各口具體功能及通信模式見(jiàn)表1。
表1   串口工作模式及功能
串口號
工作模式
功             能
P1、P2
RS422
與測控設備數據通信用
P3
RS422
接收GPS信息，發(fā)送初始信息
P4
RS485
采集航向角數據
P5
RS485
采集高度、空速數據
P6~P8
RS422
與3臺任務(wù)設備進(jìn)行數據通信
P9
RS232
CPU板電子盤(pán)程序更新用
P10
RS232
飛控系統監測、航路裝定
圖1  系統結構框圖
486DX模塊
    486DX是一種高度集成、具有自棧結構、與IBM-PC/AT兼容的PC/104 CPU模塊。采用增強型的80486嵌入式中央處理器INTEL DX4作為核心元件，工作頻率33~133MHz，4~16M字節的在板DRAM。
    486DX模塊在板包含了與PC/AT兼容的DMA控制器、8259類(lèi)型的中斷控制器及定時(shí)器，帶擴展的工業(yè)標準ROM-BIOS及鍵盤(pán)喇叭接口。在板的外部接口包括一個(gè)PC/AT兼容的標準雙向并行口、兩個(gè)16550兼容的RS232串行通訊接口、一個(gè)用外接后備電池支持實(shí)時(shí)時(shí)鐘，應用EEPROM存儲BIOS參數設置，省去了大多數硬件配置跳線(xiàn)。該板功耗極低，典型值為2.8W，外部電源要求為＋5V，可以寬溫工作。
    本文設計的系統主要應用該模塊的兩個(gè)串行端口，端口1（P9）用于實(shí)現模塊電子盤(pán)上用戶(hù)程序的在線(xiàn)改寫(xiě)，端口2（P10）主要用于飛控系統參數的實(shí)時(shí)監測和航路裝定?？紤]到實(shí)際設計的系統中串口設備多，需要外擴串口模塊實(shí)現多串口通信。這里選用DIAMOND公司的EMM-8M-XT串口通信模塊來(lái)實(shí)現。
EMM-8M-XT模塊擴展設計
    EMM-8M-XT串口通信模塊，在板集成了兩個(gè)單元高性能的16C554控制芯片（相當于8個(gè)16C550），可以達到更高的通訊速率而無(wú)需占用過(guò)多的CPU資源，模塊的主要特點(diǎn)如下：