當(dāng)前位置:首頁 > 通信技術(shù) > 通信技術(shù)
[導(dǎo)讀]摘要:本文設(shè)計了一種基于PowerPC嵌入式內(nèi)核MPC565和串口模塊EMM-8M-XT的多串口通信系統(tǒng),給出了系統(tǒng)總體的硬件架構(gòu)和軟件設(shè)計流程,詳述了串口卡跳線及寄存器的設(shè)置方法,實現(xiàn)了8個RS232/422/485工作模式可任意配置

摘要:本文設(shè)計了一種基于PowerPC嵌入式內(nèi)核MPC565和串口模塊EMM-8M-XT的多串口通信系統(tǒng),給出了系統(tǒng)總體的硬件架構(gòu)和軟件設(shè)計流程,詳述了串口卡跳線及寄存器的設(shè)置方法,實現(xiàn)了8個RS232/422/485工作模式可任意配置的全雙工通信串口。MPC565通過PC/104總線對串口卡進(jìn)行讀寫控制,體積小,使用方便。經(jīng)大量長時間的通信測試和考機(jī)驗證,串口系統(tǒng)工作穩(wěn)定,實時性好,抗干擾性強(qiáng),在不同應(yīng)用環(huán)境中采用特定通信模式能有效保證信息交換的可靠性,適用于具有多路串行數(shù)據(jù)傳輸需求的復(fù)雜控制場合。

關(guān)鍵詞:PowerPC;嵌入式系統(tǒng);多串口通信;PC/104總線

在一些復(fù)雜的控制領(lǐng)域中,控制計算機(jī)往往需要與多個終端進(jìn)行信息的交互通信。但由于工程現(xiàn)場環(huán)境的限制和應(yīng)用設(shè)備的日漸增多,近距離集中式的通信管理已不再具有普遍適用性。

隨著遠(yuǎn)程集散控制理念的出現(xiàn),串行數(shù)據(jù)通信因其結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計方便、價格低廉、占用資源少、傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)勢而得到了廣泛普及。而近年來串口通信正朝著帶寬、速度、穩(wěn)定性逐漸增加的方向發(fā)展,利用多個串口進(jìn)行信號采集或數(shù)據(jù)傳輸為多設(shè)備分布式布局提供了可能。但一般的處理器板卡只有一至兩個RS232串口,難以滿足控制系統(tǒng)對串口數(shù)量和數(shù)據(jù)傳輸過程中抗干擾性能的要求,因此需要對串口進(jìn)行擴(kuò)展設(shè)計。

傳統(tǒng)的串口擴(kuò)展設(shè)計多以微控制器與串口芯片在板集成的方式實現(xiàn),需單獨設(shè)計其控制電路和外圍接口電路,周期較長,靈活性低,且穩(wěn)定性和抗干擾性仍有待驗證。MPC565與EMM串口卡技術(shù)相對更加成熟,各性能指標(biāo)已經(jīng)過長期的實踐驗證,同樣具有的PC/104總線結(jié)構(gòu)使其能夠以簡單的插拔方式實現(xiàn)串口功能的擴(kuò)展,使用靈活、方便。因此本文結(jié)合以PowerPC嵌入式處理器MPC565為核心的飛控計算機(jī)開發(fā)平臺,介紹一種多串口通信在實際工程應(yīng)用中的擴(kuò)展方法。利用MPC565與EMM-8M-XT組成串口擴(kuò)展系統(tǒng),通過簡單的搭積木方式實現(xiàn)8個通信方式可配置的串口擴(kuò)展。

1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計

本文涉及的內(nèi)容已成功應(yīng)用于某型無人機(jī)飛控系統(tǒng)的預(yù)研開發(fā)。眾所周知,無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)是個典型的多輸入、多輸出系統(tǒng),其多外設(shè)平臺大多采用分布式布局,串行通信逐漸成為了各傳感器及任務(wù)設(shè)備與飛控計算機(jī)內(nèi)核之間的主要通信方式,高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸尤其重要。

本文中飛控計算機(jī)內(nèi)核采用具有PC/104結(jié)構(gòu)的MPC565板卡。PowerPC系列的MPC565處理器具有較高的硬件穩(wěn)定性和抗干擾性,工作頻率可達(dá)50 MHz以上,在無操作系統(tǒng)的情況下也能可靠、靈活的直接操作硬件,運算處理能力強(qiáng)大,可靠性高,工作溫度范圍-40℃~+85℃,同時應(yīng)用PC/104總線結(jié)構(gòu)還可以外接串口、A/D、D/A、I/O等功能組件,為其提供了方便的資源擴(kuò)展能力,且有利于功能的模塊化集成。

MPC565可通過簡單的插拔方式與同樣具有PC/104結(jié)構(gòu)的EMM-8M-XT實現(xiàn)串口功能的擴(kuò)展。EMM-8M-XT串口板提供8個通信模式可配置的串行接口,分別連接磁羅盤、大氣機(jī)、GPS、慣導(dǎo)等設(shè)備,完成不同的任務(wù)功能。擴(kuò)展串口通信后飛控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

本文應(yīng)用的MPC565板卡設(shè)有3個RS232通信串口,主要用于程序裝訂和飛控參數(shù)的測試,因此需額外的串口模塊來滿足飛控計算機(jī)的基本功能。這里選用DIAMOND公司的EMM-8M-XT串口模塊實現(xiàn)串口功能的擴(kuò)展。

EMM-8M-XT串口模塊集成了兩個高性能的16C654控制芯片,8個獨立的串口通道各有64字節(jié)的接收緩沖器和發(fā)送緩沖器,自動軟硬件流程控制,最高配置波特率可達(dá)1.5 Mb/s,有10個不同的中斷優(yōu)先級可選。每個通道的狀態(tài)可以通過CPU的操作讀取寄存器。三態(tài)輸出為雙向數(shù)據(jù)總線和控制總線提供TTL驅(qū)動能力、優(yōu)先級中斷系統(tǒng)控制、可編程的串行接口特性。串口基地址、中斷號和通信模式(RS232/422/485可選)亦可通過硬件跳線靈活配置,如圖2和圖3所示。

為防止與其他PC/104結(jié)構(gòu)的板卡沖突,在這里把串口板的基地址設(shè)為200H,port1~port8共用3號中斷?;刂诽€J9的A、B、C、D定義如圖4所示,“In”表示放置跳線,“Out”表示不放置跳線。每個串行口的基地址和中斷號信息均保存在EEPROM中,上電后板卡從中讀取這些數(shù)據(jù),自動完成基地址和中斷號的初始配置。

2 應(yīng)用軟件設(shè)計

應(yīng)用軟件采用C語言編程,可讀性好,主要分為串口板初始化軟件和串口中斷服務(wù)軟件。EMM-8M-XT的8個串口相對獨立。除共用中斷級外,MPC565可對每個串口的特性進(jìn)行單獨控制,因此波特率、數(shù)據(jù)格式、緩沖區(qū)深度等需通過初始化軟件依次設(shè)置。8串口初始化流程和中斷處理流程如圖5所示。

用中斷方式實現(xiàn)芯片功能比查詢方式能更有效地利用CPU,具有更好的實時性,大批量數(shù)據(jù)傳輸時中斷方式更能顯示出其優(yōu)勢。

本例中8個串口共用3號中斷,由內(nèi)部硬件機(jī)制完成板級中斷狀態(tài)寄存器相應(yīng)位的置位與清零。在中斷處理子程序中,首先要關(guān)閉CPU響應(yīng)其他中斷的能力,以免造成多層中斷嵌套可能導(dǎo)致的程序死機(jī)。這樣即使中斷同時到來各串口也能正常工作,不會出現(xiàn)搶占現(xiàn)象,亦不會產(chǎn)生中斷阻塞或丟失情況。8個串口共用3號中斷,具體哪一個通道產(chǎn)生中斷由位于202H的中斷狀態(tài)寄存器指示(bit0~hit7分別代表1~8號串口)。中斷發(fā)生后,CPU將“一視同仁”,按照3號中斷處理函數(shù)內(nèi)設(shè)置的中斷狀態(tài)查詢次序,對到來的中斷依次響應(yīng)。數(shù)據(jù)接收或發(fā)送時,各串口采用相同的中斷處理流程,下面以串口中斷服務(wù)程序為例,對軟件設(shè)計思路進(jìn)行描述。

3 性能驗證

多串口通信擴(kuò)展系統(tǒng)實物圖如圖7所示。實際應(yīng)用中分別對8個串口進(jìn)行了局部測試和系統(tǒng)測試,如圖8所示。在115200bps的高波特率下,長時間的通信驗證未出現(xiàn)幀格式錯誤和丟幀現(xiàn)象。中斷的收發(fā)方式亦同時保證了較高的傳輸速度和對其它任務(wù)的實時響應(yīng)。

4 結(jié)論

文中利用PC/104總線結(jié)構(gòu)的PowerPC嵌入式處理器MPC565和串口模塊EMM-8M-XT成功構(gòu)建了多串口通信擴(kuò)展系統(tǒng)。各串口在帶有校驗機(jī)制的長時間連續(xù)串行通信測試中.RS232、RS422、RS485 3種工作模式下均收發(fā)正常,幀格式正確且誤碼率極低。系統(tǒng)測試中,8個串口工作于無人機(jī)機(jī)載復(fù)雜電磁環(huán)境和溫變循環(huán)(-40℃、+85℃)等惡劣條件下,能夠長時間連續(xù)穩(wěn)定的進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,具有較強(qiáng)的抗干擾能力和良好的實時性能。

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點,本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請及時聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫毥谦F公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關(guān)鍵字: AWS AN BSP 數(shù)字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運行,同時企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險,如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點: 有效應(yīng)對環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競爭力 堅持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競爭優(yōu)勢...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運營商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺與中國電影電視技術(shù)學(xué)會聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會上宣布正式成立。 活動現(xiàn)場 NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會上,軟通動力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡稱"軟通動力")與長三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉