利用PSD834F2中的PLD實現串行通信擴展的設計

利用PSD834F2中的PLD實現串行通信擴展的設計

介紹以單片機80C196KC為處理器的多功能無功補償儀。本控制儀由80C196KC與PSD834F2組成最小系統，并配有兩種異步串行通信接口：RS-23 2C和RS-485。文中詳細闡述了硬件電路、軟件和通信協議。
　　關鍵詞：單片機；串口通信；PSD；無功補償?

Design of Realizing the Extending of Serial Communicatio n
by Applying PLD of PSD834F2

WANG Linan1, WANG Jianhua1, CAI Zonghu1, TIAN Xiaolin2

(1.School of Electrical Engineering, Xi’an Jiaotong University,?
Xi’ an 710049, China;?
2.Xidian University, Xi’an 710071, China)?

　　Key words: single chip computer; serial communication; PSD; reactive compensation

1單片機的外圍接口芯片PSD8XX簡介
　　PSD8XX系列產品是為8位機定制的可編程接口芯片，它可以代替傳統單片機系統中的地址鎖存器、地址譯碼器、程序存儲器和數據存儲器等，并擴展了27個雙向I/O口，每個端口可獨立配置。PSD8XX中的PLD具有16個輸出宏單元和24個輸入宏單元，可有效地用于實現多種邏輯功能，包括用于內部和外部控制的狀態集合地址譯碼器，還可以提供三種專用的外部芯片輸出。PSD8XX中強大的頁存儲器功能使微控制器的地址空間擴展256倍，內置的JTAG從屬串口允許在現場對空白器件的編程或器件的重新編程。
　　為了方便使用該系列器件，Waferscale公司提供了PSDsoft Express軟件，只需對環境和要求進行選擇就可完成對PSD的設計和編程工作，最后通過JTAG口把由PSDsoft生成的固件下載到器件即可。?

2.1硬件設計
　　該控制儀同時配有RS-232和RS-485串口，而80C196KC只有一個串口，所以必須進行擴展。PSD834F2中有兩種PLD(DPLD和GPLD)。DPLD稱為譯碼PLD，為內部和外部部件執行地址譯碼功能，如存儲器、寄存器和I/O口的片選；GPLD稱為復合PLD，用于實現系統邏輯，如可裝載計數器、變換寄存器和狀態器等，這些功能由16個輸出宏單元(OMC)、24個輸入宏單元(IMC)和與(AND)陣列配置完成。
　　為了實現擴展功能，應用GPLD做一個類似于復合開關的邏輯，工作原理如下：通常狀態下，邏輯部件監測兩個串口的狀態，監測到哪個串口有數據發過來(通信線的邏輯電平由1變0)，邏輯就將那個串口的收發線與單片機的收發線接通，從而完成單片機與上位機之間的通信。等完成數據的一次接受和發送后，邏輯部件又恢復到初試狀態，繼續進行監測，以便進行下一次的通信。系統的硬件設計如圖1。?

　　RS-485通信部分采用MAX485芯片，該芯片工作于單工方式，用PSD834F2芯片的PC2引腳來控制MAX485處于接受狀態還是發送狀態。
　　邏輯部件的實現采用ABLE語言編寫，經編譯后可通過電纜下載到PSD834F2中。實現串口擴展邏輯的硬件代碼如例程1。
　　

　　以上前半部分為引腳定義，A、B為中間節點；后半部分是描述邏輯功能的代碼。
2.2軟件設計
　　為了保證系統正常工作，需要對80C196KC的串行口中斷和PSD834F2正確初始化。該控制儀在通信中總處于被動地位，即只有接受到上位機的命令后，才向上位機發送數據。所以在初始化和平時運行期間可以使MAX485一直處于接受狀態，待接受到數據時，若程序判斷是RS485通信，則把PC2置“1”，即讓MAX?485處于發送狀態，通信完畢后重置接受狀態。由于MAX-232E芯片工作于全雙工方式下，不需要用引腳去控制它的工作方式。
　　80C196KC的外置晶振為16M，其初始化程序如例程2。
　　

?
　　PSD834F2內部包含一組寄存器，通過配置這組寄存器可使PSD工作于不同的方式，本系統為寄存器組分配的地址為0xf000～0xf0ff，初始化程序如例程3。?
　　

? ?
　　80C196KC與上位機通信的處理程序如例程4。
　　

　　以上例程對RS232與RS485通用。具體應用時，在第一個省略號的括號內還要加入代碼，以便實現一定功能。這些功能主要包括：判斷數據接受是否完畢；在數據接受完畢的情況下，根據協議判斷通訊的端口(RS232或RS485)，并置響應端口標志；若RS485端口標志有效，把PC2置“1”，以便數據向上位機發送。同樣，在第二個省略號的括號內也要加入一定功能，如判斷數據發送是否完畢；若數據發送完畢且RS485端口標志有效，把PC置“0”等等。?

　　通信協議信息格式采用FT1.2，即通信方式為異步，8位數據位，1位起始位，1位停止位，偶校驗，波特率默認為9600bps。每兩幀之間最小間隔20ms。數據傳輸報文的基本幀格式(鏈路層定義)如下所示。

　　工業現場中，總站與多個無功補償儀構成一個分布式控制系統，無功補償儀在低端完成數據的采集、計算和存儲以及對無功進行補償，并按要求向總站發送數據以供綜合分析。

　　本文所討論的設計方法，能很好的滿足多功能無功補償控制儀與上位機進行遠距離實時通信的要求，能利用串口完成對系統進行數據調試、系統參數設定等任務。由單片機80C196KC和 PSD834F2組成最小系統，并且利用PSD內部的PLD實現串口的擴展，不僅可靠性好，還大大降低了系統的硬件的復雜性。?

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2010-02-25 17:06:55

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利用串行RapidIO實現FPGA協處理

利用串行RapidIO實現FPGA協處理　　為了支持“三重播放”應用，人們對高速通信和超快速計算的需求日益增大，這向系統開發師

2010-03-25 14:48:25

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PIC單片機與PC機串行通信模塊的設計

該模塊利用了PlC16F877的異步串行通信端口，實現與PC機的串行通信。

2011-06-23 11:21:54

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Windows CE下GPS與PDA串行通信的實現

論述了在 Windows CE 嵌入式系統中，利用串口實現GPS 和 PDA 通信的方法；簡要介紹了Windows CE串行通信基礎知識以及PDA 與GPS 接收機的串行連接方法；詳細說明在eVC4.0 環境下開發串口通信程

2011-06-27 15:51:45

DELPHI串行通信編程技術與實現

介紹了基于DELPHI 環境的多種串行通信編程方法及編程技術,著重討論了采用MSComm 控件實現串行通信的基本方法、技巧,并探討了微機與多單片機系統間實時遠程通信的編程實現。

2011-09-09 15:48:51

基于MATLAB的MCU串行通信

本文介紹了利用MATLAB儀器實現MCU串行通信的方法:

2012-02-20 16:41:49

利用單片機ADuC834的頻率智能化測量

本文介紹一種利用單片機ADμC834實現的頻率智能化測量方法，所需外圍元件少、擴展性強、測試準確。

2012-03-22 14:36:21

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pic單片機與pc機異步串行通信的設計

當C5D 單片機不具備片上硬件.E0/4 或.E0/4 不夠用時，可以利用軟件模擬實現異步串行通信。論述了異步串行通信的基本概念，根據中斷驅動的軟件模擬異步串行通信的要求，設計了C5D 單片

2012-04-11 14:29:06

基于Delphi的第三方串行通訊組件實現TH2817數字電橋儀器擴展應用

串行通訊是測試儀器必備的工業口，為了能更好的利用測試儀器的擴展功能，通過使用Delphi的第三方串行通訊組件，來實現PC機軟件與測試儀器的串行通訊，進而對測試儀器的擴展功能

2012-07-06 15:13:40

基于PSD的微位移傳感器建模的實現方法

為了正確反映基于光電位置敏感器(PSD)的微位移傳感器的特性，首先介紹了一維光電位置敏感器的工作原理并分析了利用PSD結合光學三角測量法將位移信號轉換成電壓信號的工作原理，

2012-07-11 14:24:09

Windows CE下GPS與PDA串行通信的實現

本文論述了在 Windows CE 嵌入式系統中，利用串口實現 GPS 和 PDA 通信的方法；簡要介紹了 Windows CE串行通信基礎知識以及 PDA 與 GPS 接收機的串行連接方法

2016-04-18 10:13:45

基于Windows CENET的串行通信的實現

為了實現基于Windows CE.NET的嵌入式單板機與單片機間通信設計了單板機SBC84500VEA與8051C單片機RS232 通信的硬件連接定制了支持串行通信的Windows CE平臺編制了Windows CE下和單片機下串行通信的軟件實現了SBC84500VEA與8051C單片機的RS232通信。

2016-04-18 11:28:14