GPIB接口專(zhuān)用芯片TNT4882

 摘要：TNT4882是美國(guó)NI公司推出的一款GPIB接口專(zhuān)用芯片。文中介紹了其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外圍時(shí)鐘電路和部分重要的寄存器，給出了GPIB接口設(shè)計(jì)中對(duì)TNT4882編程的基本思路和注意事項(xiàng)。

    關(guān)鍵詞：GPIB 接口 TNT4882

1 概述

TNT4882是美國(guó)NI公司的一款單芯片、高速、聽(tīng)/講功能的兼?zhèn)涞腉PIB(General purpose interface bus)接口專(zhuān)用芯片。它內(nèi)部集成了Turbo488（高速傳輸電路）以及NAT4882(IEEE488.2兼容電路)，并擁有諸多新的特性，能夠兼容ANSI IEEE Standard 488.1和ANSI IEEE Standard 488.2規(guī)范，因而可以為GPIB系統(tǒng)提供一套完整的解決方案。為了達(dá)到更高的傳輸速率。TNT4882采用了單芯片F(xiàn)IFO緩存電路設(shè)計(jì)，其內(nèi)置的16個(gè)增強(qiáng)型IEEE 488.1兼容收發(fā)器可以直接連接GPIB總線，以實(shí)現(xiàn)HS488傳輸模式（一種新的GPIB高速傳輸模式）。在兼容性方面，它與以往使用的μPD7210、TMS9914A中的寄存器設(shè)置完全兼容，用戶(hù)可以將以前所用的代碼直接移植到TNT4882上。同時(shí)，它所包含的Turbo488電路及其諸多新特性也可以在一定程度上減少軟件的開(kāi)銷(xiāo)。另外，TMT4882還具有靈活的CPU接口，可以方便地連接各種16位或8位微處理器，并將CPU發(fā)出的消息和信號(hào)轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的GPIB消息和信號(hào)，以使實(shí)現(xiàn)GPIB設(shè)備和CPU及內(nèi)存之間的通信。

圖1 雙芯片模式結(jié)構(gòu)框圖

2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外圍時(shí)鐘電路

2.1 TNT4882的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

TNT4882的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以其工作模式的不同而有所不同。工作模式可分為單芯片模式和雙芯片模式兩種，而雙芯片模式又可分為T(mén)urbo+7210模式和Turbo+9914模式。工作模式的選擇和轉(zhuǎn)換由寄存器的設(shè)置來(lái)決定，不同的工作模式?jīng)Q定著FIFO與GPIB的連接方式、寄存器的狀態(tài)和訪問(wèn)屬性。

在雙芯片工作模式下，NAT4882相當(dāng)于μPD7210(Turbo+7210模式)或TMS9914A(Turbo+9914模式)，但功能更加強(qiáng)大。此時(shí)的結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程如圖1所示。當(dāng)前GPIB寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，CPU首先將數(shù)據(jù)寫(xiě)入TNT4882的FIFO里，并由傳輸狀態(tài)機(jī)將數(shù)據(jù)從FIFO傳至NAT4882電路，再由NAT4882電路將數(shù)據(jù)傳送至GPIB上；而當(dāng)從GPIB上讀數(shù)據(jù)時(shí)，過(guò)程則正好相反。

在單芯片工作模式下，F(xiàn)IFO可直接與GPIB相連而不需要傳輸狀態(tài)機(jī)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。此時(shí)，TNT4882中寄存器的設(shè)置與Turbo+7210模式類(lèi)似。

由于單芯片模式采用的是最簡(jiǎn)單且最快速的結(jié)構(gòu)，且是NI公司推薦的TNT4882工作模式，因此，本文主要討論這種模式。

2.2 外圍時(shí)鐘電路

TNT4882工作時(shí)需要40MHz的驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘，產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)的方法有兩種：一是采用40MHz的CMOS晶振，將晶振的輸出接至TNT4882的XTALI管腳，并將XTALO管腳懸空；二是采用如圖3所示的外圍時(shí)鐘電路。

圖2 單芯片模式結(jié)構(gòu)框圖 圖3 TNT4882外圍時(shí)鐘電路

3 寄存器簡(jiǎn)介

TNT4882內(nèi)部寄存器的數(shù)量和種類(lèi)都很多，而且在不同的工作模式下，寄存器的情況又不盡相同。本文只對(duì)單芯片模式以及與最基本的GPIB操作有關(guān)的一些寄存器進(jìn)行簡(jiǎn)要地介紹。

需要注意的是，TNT4882內(nèi)部的寄存器都是8位的。所以，每個(gè)寄存器的控制字也必須是8位。寄存器的地址通常是TNT4882的基地址加上各個(gè)寄存器所對(duì)應(yīng)的偏移量。TNT4882的基地址由硬件電路決定，而每個(gè)寄存器對(duì)應(yīng)的偏移量則是固定的，其范圍從0至0x1F。寄存器有三種類(lèi)型：只讀、只寫(xiě)和讀/寫(xiě)。表1列出了一些比較重要的寄存器類(lèi)型。

表1 TNT4882的部分寄存器

寄存器	英文縮寫(xiě)	偏移量	類(lèi)  型
命令寄存器	CMDR	1C	只寫(xiě)
輔助模式寄存器	AUXMR	0A	只寫(xiě)
連續(xù)輪詢(xún)模式寄存器	SPMR	06	只寫(xiě)
握手選擇寄存器	HSSEL	0D	只寫(xiě)
高速使能寄存器	HIER	13	只寫(xiě)
多功能寄存器	MISC	15	只寫(xiě)
地址模式寄存器	ADMR	08	只寫(xiě)
地址寄存器	ADR	0C	只寫(xiě)
中斷寄存器0	IMR0	1D	只寫(xiě)
中斷寄存器1	IMR1	02	只寫(xiě)
配置寄存器	CFG	10	只寫(xiě)
總線控制寄存器	BCR	1F	只寫(xiě)
總線狀態(tài)寄存器	BSR	1F	只讀
地址狀態(tài)寄存器	ADSR	08	只讀
FIFO緩存A	FIFOA	19	讀/寫(xiě)
FIFO緩存B	FIFOB	18	讀/寫(xiě)
計(jì)數(shù)寄存器0	CNT0	14	讀/寫(xiě)
計(jì)數(shù)寄存器1	CNT1	16	讀/寫(xiě)
計(jì)數(shù)寄存器2	CNT2	09	讀/寫(xiě)
計(jì)數(shù)寄存器3	CNT3	0B	讀/寫(xiě)

4 軟件編程

TNT4882是一種需要軟件編程的集成電路。其內(nèi)部各個(gè)寄存器的狀態(tài)決定或標(biāo)志著芯片及GPIB的工作狀態(tài)。在GPIB接口設(shè)計(jì)中，只有通過(guò)編程對(duì)寄存器進(jìn)行正確設(shè)備，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)GPIB的各種操作。以下是編程的基本思路和注意事項(xiàng)。

4.1 芯片初始化

最典型的初始化程序需完成以下工作：

（1）復(fù)位TNT4882器件中的Turbo488電路；

（2）將TNT4882設(shè)置成Turbo+7210模式；

（3）將TNT4882設(shè)置成單片機(jī)模式；

（4）使Local Power-On信號(hào)有效；

（5）配置TNT4882以為GPIB操作作準(zhǔn)備，其具體任務(wù)是設(shè)置TNT4882的GPIB地址、設(shè)置初始串行輪詢(xún)響應(yīng)、設(shè)置初始并行輪詢(xún)響應(yīng)、清除或設(shè)定中斷、設(shè)置GPIB握手參數(shù)等。

（6）清除Local Power-On信號(hào)，開(kāi)始GPIB操作。

上述工作只是編程時(shí)考慮實(shí)現(xiàn)各種功能的基本原則，設(shè)計(jì)得可以根據(jù)自己的實(shí)際需要，對(duì)TNT4882進(jìn)行適當(dāng)?shù)木幊?，而沒(méi)有必要完成每種功能的設(shè)置。

4.2 GPIB數(shù)據(jù)傳輸

用TNT4882進(jìn)行GPIB數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，需經(jīng)歷初始化、數(shù)據(jù)傳輸和傳輸終止三個(gè)階段，傳輸初始化步驟如下：

（1）正確設(shè)置TNT4882的地址模式。在GPIB寫(xiě)操作之前，應(yīng)將TNT4882設(shè)置成講狀態(tài)；而在GPIB讀操作之前，要將TNT4882設(shè)置成聽(tīng)狀態(tài)；

（2）清空FIFO，為數(shù)據(jù)傳輸作準(zhǔn)備；

（3）向配置寄存器中寫(xiě)入正確的控制字以設(shè)定傳輸參數(shù)；

（4）將欲傳輸字符個(gè)數(shù)的二進(jìn)制補(bǔ)碼寫(xiě)入計(jì)數(shù)寄存器；

（5）如果需要的話，可以設(shè)置DMA參數(shù)并使用DMA方式進(jìn)行傳輸；

（6）根據(jù)需要，合理設(shè)置或清除中斷；

（7）向TNT4882發(fā)送傳輸命令。

在傳輸初始化完成之后，就可以在系統(tǒng)內(nèi)存和GPIB之間傳輸數(shù)據(jù)了。此時(shí)，所要考慮的只是如何協(xié)調(diào)內(nèi)存和FIFO間的工作，而TNT4882會(huì)自動(dòng)管理FIFO與GPIB間的數(shù)據(jù)傳輸。通?？梢赃x擇兩種傳輸方式：DMA方式和程序控制方式。若使用DMA方式，則必須在傳輸初始化時(shí)對(duì)TNT4882進(jìn)行正確設(shè)定。如果使用程序控制方式，則需設(shè)計(jì)控制程序來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行管理?？刂瞥绦虻幕玖鞒倘鐖D4所示。

當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸終止時(shí)，還應(yīng)進(jìn)行以下幾步操作：

（1）向TNT4882發(fā)送停止命令；

（2）若使用了DMA方式，還需禁止外部的DMA控制器；

（3）清除所有的中斷設(shè)置。

5 結(jié)束語(yǔ)

使用TNT4882時(shí)，除了要求外接一個(gè)40MHz的外部時(shí)鐘以外，幾乎不需要其它任何輔助電路，因而大大簡(jiǎn)化了接口電路的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。通過(guò)筆者的實(shí)驗(yàn)證明：TNT4882是一款廉價(jià)的、高性能的GPIB接口專(zhuān)用芯片，是GPIB接口設(shè)計(jì)的理想選擇。