異步收發(fā)器TL16C554在慣性導航系統(tǒng)的應(yīng)用
前 言
隨著慣導技術(shù)的發(fā)展,慣導系統(tǒng)需要接收GPS、北斗雙星、高程計等較多的RS-232、RS-422、RS-485串口信號。這樣,慣導系統(tǒng)原有的串口通道不足以接收如此多的串口信號,因而需要進行串口擴展。Ti公司生產(chǎn)的異步收發(fā)器TL16C554芯片是進行串口擴展的較好的選擇,它有四個通道,可以與四路串行信號通信,解決了原來的慣導系統(tǒng)串行信號接口短缺的問題,其每個通道都帶有兩個16字節(jié)的FIFO(First In First Out 先進先出)緩沖器,其中一個用于接收數(shù)據(jù),另外一個用于準備發(fā)送的數(shù)據(jù)。當工作在FIFO模式下時,不必每接收或發(fā)送一幀數(shù)據(jù)就產(chǎn)生一次中斷,因而可以減少中斷發(fā)生的次數(shù),提高接收發(fā)送串行信號的效率與可靠性。
對車輛導航各部分簡要介紹如下:
路徑引導:引導用戶沿著所規(guī)劃的路徑行駛;
人機接口:提供友好的界面允許用戶與系統(tǒng)進行人機交互;
無線通訊模塊:允許用戶與監(jiān)控中心等部門實時交換信息;
電子地圖數(shù)據(jù)庫:包含以預定格式存貯的數(shù)字地圖信息,是系統(tǒng)的軟件平臺;
地圖匹配模塊:通過適當?shù)钠ヅ浜妥R別過程來確定車輛在地圖上的位置;
路徑規(guī)劃:根據(jù)地圖數(shù)據(jù)庫及實時定位信息幫助駕駛員規(guī)劃路線;
定位模塊:通過GPS、慣性導航系統(tǒng)或移動通信等方法對車輛進行定位。
2 主要特點
TL16C554的主要特點如下:
?由四個帶有邏輯控制的TL16C550異步通信單元組成;
?最高可達1M的波特率,具有可編程的波特率發(fā)生器,便于靈活選擇數(shù)據(jù)收發(fā)頻率;
?具有16字節(jié)的收發(fā)FIFO緩沖器;
?具有可獨立控制的發(fā)送、接收、線路狀態(tài)和MODEM狀態(tài)中斷;
?具有全雙工的接收發(fā)送線路,可獨立進行接收發(fā)送控制;
?全面的線路狀態(tài)報告功能;
?充分分級的中斷系統(tǒng)控制;
?三態(tài)TTL電平輸出。
3 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理
四通道異步收發(fā)器集成芯片TL16C554有64腳TQFP和68腳PLCC兩種封裝形式。其中68腳PLCC封裝形式支持68(Motorola)模式。因此,能夠很容易的與Motorola微處理器互聯(lián), TL16C554的其引腳說明見表1。
3.1 系統(tǒng)I/O總線
TL16C554的數(shù)據(jù)線(D0-D7)可直接與CPU的數(shù)據(jù)總線的低八位相連,它們是UART的數(shù)據(jù)輸入和輸出通道,其讀寫操作由數(shù)據(jù)輸入和輸出選通線來區(qū)分,通過這些選通線可實現(xiàn)UART與CPU之間的雙向通信,TL16C554還可自由選擇16模式(Intel總線)或68模式(Motorola總線),它有四個串行接口,各有其獨立的收發(fā)功能。
3.2 時鐘
TL16C554的參考時鐘既可以由外部提供,也可以通過一個晶振在內(nèi)部產(chǎn)生。
3.3讀/控制邏輯
UART與CPU之間通過一組信號線實現(xiàn)通信控制,這組信號線包括復位控制RESET、芯片允許、寄存器允許中斷請求INT(A-D)、讀出數(shù)據(jù)有效和寫入數(shù)據(jù)有效等。
3.4 MODEM邏輯控制
MODEM控制邏輯主要用于完成UART與RS-232C之間的接口通信,這些信號通過EIA驅(qū)動器驅(qū)動后均符合RS-232C標準,MODEM控制邏輯信號包括以下八種:
RX(A-D)?串行輸入,相當于接收數(shù)據(jù)RxD;
TX(A-D)?串行輸出,相當于發(fā)送數(shù)據(jù)TxD;
(A-D)?數(shù)據(jù)設(shè)備就緒輸入;
(A-D)?數(shù)據(jù)終端就緒輸出;
(A-D)?請求發(fā)送輸入;
(A-D)?清除發(fā)送輸入;
(A-D)?載波信號檢測輸入;
(A-D)?振鈴指示輸入。
3.5 主要寄存器
TL16C554中的主要寄存器有波特率除數(shù)寄存器、線路控制寄存器(LCR)、線路狀態(tài)寄存器(LSR)、中斷允許寄存器(IER)、中斷標識寄存器(IIR)、MODEM控制寄存器(MCR)、MODEM狀態(tài)寄存器(MSR)、發(fā)送保持寄存器(THR)和接收緩沖寄存器(RHR)等。
4 TL16C554與單片機的接口
在慣導系統(tǒng)中,80C196單片機通過異步收發(fā)器TL16C554用來頻繁地接收GPS、雙星、高程計等串行信號,此外,還要完成其他諸如溫控、與上位機通信等任務(wù)。因此,如果采用查詢方式接收串行信號,無疑會浪費大量的CPU時間,加重CPU的負擔,顯然是不可行的。而中斷方式則不占用CPU時間,加之使用16字節(jié)FIFO緩沖器,可減少中斷次數(shù),提高數(shù)據(jù)接收的實時性與可靠性,因此,在此系統(tǒng)中選用了中斷方式。
實驗表明,上述軟硬件設(shè)計可以實現(xiàn)四路串行信號的可靠及時異步收發(fā)服務(wù),可以滿足慣導系統(tǒng)的要求。