基于MPC860與STl6C654的串行通信設計

根據(jù)項目設計要求嵌入式處理器作為服務器，串行端口收發(fā)信息，經(jīng)快速以太網(wǎng)接口實時發(fā)送到局域網(wǎng)?？蛻舳藢⑿枰l(fā)送到串口的數(shù)據(jù)通過快速以太網(wǎng)接口經(jīng)處理器轉(zhuǎn)發(fā)到串口。因此，這是提出一種基于MPC860與STl6C654的串行通信設計方案。采用MPC860連接STl6C654。  MPC860是目前在網(wǎng)絡與通信領域應用廣泛的一款微處理器，其高速的PowerPC內(nèi)核，連同集成的網(wǎng)絡與通信外圍設備，為用戶提供一個建立高端通信系統(tǒng)的解決方案。STl6C654是一個帶有收發(fā)各64字節(jié)、可擴展4路串行通道FIF0的擴展通用異步收發(fā)器，用于和高速調(diào)制解調(diào)器及需要快速處理數(shù)據(jù)時間的共享網(wǎng)絡環(huán)境一起工作。

1 系統(tǒng)硬件設計
1．1 主要器件選型
1．1．1 MPC860型微處理器
    MPC860 PowerQIUCC(簡稱MPC860)內(nèi)部集成了2個處理單元。一個處理單元是嵌入的PowerPC核(PowerPCCore)，是主處理單元(CPU)，是一個RISC芯片，通常編譯后的程序指令都是由它執(zhí)行；另一個處理單元是通信處理模塊CPM(Communications Processor Module)，內(nèi)部集成有一個RISC微處理器，對各種常用的通信模塊進行管理。通信處理模塊內(nèi)部集成有4個串行通信控制器SCC、2個串行管理控制器SMC、1個串行外圍接口電路SPI和1個I2C接口。另外，還有一個系統(tǒng)接口單元SIU，主要功能是提供內(nèi)外總線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(jié)構(gòu)如圖1所示。

1．1．2 STl6C654
    STl6C654是一個帶有收發(fā)各64 Byte的FIF0的擴展通用異步收發(fā)器，自動軟硬件流程控制，速率最高達到1．5 Mb／s(24 MHz時鐘)，支持16(Intel)／68(Motorola)總線接口類型。STl6C654結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。擴展的4路串口通道，每個通道有15個(64／68pin封裝)或16個(100pin封裝)內(nèi)部寄存器，用來存放收發(fā)數(shù)據(jù)以及配置該串口的工作模式，需要在初始化時對各寄存器進行配置。工作模式有中斷模式和定時查詢模式，中斷模式實時性能好，適合于緊急情況，中斷次數(shù)多，中斷任務切換頻繁影響主要任務的運行；定時查詢模式，由于STl6C654具有緩存，定時查詢方式具備一般實時性，數(shù)據(jù)不丟失。

1．2 系統(tǒng)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開始接收數(shù)據(jù)。STl6C654數(shù)據(jù)總線D[0..7]連接MPC860的數(shù)據(jù)總線D[7．．0]，地址總線A[O..4]連接MPVC860地址總線A[31．．27]；2)STl6C654采用Motorola模式即接地，此時控制為0，就是對4路串口同時使能，選擇A3，A4就可以對具體通道操作；3)采用定時查詢模式，STl6C654的與MPC860的
連接，與MPC860的連接，置空，以實現(xiàn)了串口數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)按協(xié)議重打包后發(fā)送到指定端口；4)時鐘選擇為14．7654MHz，為O，但實際波特率要通過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。[!--empirenews.page--]

2 系統(tǒng)軟件設計
2．1 操作系統(tǒng)
    Vxworks是由WRS(Wind River System Ine．)公司開發(fā)的一套具有微內(nèi)核、高性能、可伸縮的實時操作系統(tǒng)，支持廣泛的網(wǎng)絡通信協(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(jù)用戶的需求進行組合；同時WRS公司還提供了優(yōu)秀的實時操作系統(tǒng)開發(fā)工具Tornado。Tornado是一整套強有力的交叉開發(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(diào)試模式(系統(tǒng)模式和任務模式)，能夠輕松給Vxworks操作系統(tǒng)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)、串行線路、在線仿真等通信選項，其機制和功能都是基于C／C++語言，任務、中斷、通信都提供了統(tǒng)一的API接口。這些特性為編寫應用程序和設備驅(qū)動提供了極大便利。Tornado目前已發(fā)展到6．O及更高板本。本設計開發(fā)工具是Tornado 2．0。
    在Vxworks下，設備驅(qū)動可以嵌入到內(nèi)核隨系統(tǒng)一起啟動，也可以作為加載模塊在系統(tǒng)啟動后運行。前一種需要修改內(nèi)核，需要熟悉內(nèi)核結(jié)構(gòu)和運行方式，這實現(xiàn)比較困難：而后一種比較簡單，與編寫一般的應用程度類似。本設計采用后者。
2．2 STl6C654程序設計
    定義消息結(jié)構(gòu)MSG_STRUCT和串口接收UART_RECE_STRUCT數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：
   
    系統(tǒng)啟用收發(fā)2個任務，初始化STl6C654后，實現(xiàn)收發(fā)數(shù)據(jù)流程如圖4所示。

3 結(jié)論
    在詳細分析MPC860和STl6C654元件性能參數(shù)的基礎上，介紹了具體的開發(fā)實例。硬件采用MPC860連接STl6C654，軟件采用VxWorks系統(tǒng)，雙任務驅(qū)動STl6C654進行串口收發(fā)通信，該實例已在TornadoⅡ2．0_2版本上通過調(diào)試，單通道連續(xù)收或發(fā)5字節(jié)實驗，1秒20次無丟失包。該
實例已成功應用于某型網(wǎng)絡設備開發(fā)中。