51单片机与ARINC429航空总线接口设计

１ ＤＥＩ１０１６的主要功能

　　ＤＥＩ１０１６是Ｄｅｖｉｃｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 生产的一种可支持ＡＲＩＮＣ４２９航空总线协议的串行接收、发送器件。该器件的主要功能如下：

　　●串行数据字长为３２或２５位;

　　●串行数据速率为１００ｋｂｐｓ或１２．５ｋｂｐｓ;

　　●具有独立的收、发电路;

　　●两个独立的接收器可直接与ＡＲＩＮＣ４２９总线接口;

　　●具有串／并接收数据转换,和并／串发送数据转换功能;

　　●对接收的数据可进行奇偶状态校验;并可对发送数据奇偶状态进行设置;

　　●可自动产生字与字之间的间隔;

　　●采用单一＋５Ｖ供电。

２ ＤＥＩ１０１６的工作原理

　　ＤＥＩ１０１６的引脚功能及特点以前已有介绍,现仅对该器件的工作原理作以描述。

２．１ ＤＥＩ１０１６的复位及初始化

　　电路上电后,首先在ＭＲ引脚施加２００μｓ的低电平脉冲以使ＤＥＩ１０１６复位,然后把控制字写到１６位数据总线上,这样,在ＬＤＣＷ引脚施加低电平便可把控制字写入到控制字寄存器,尔后便可接收和发送数据。

２．２ ＤＥＩ１０１６的数据发送过程

　　ＤＥＩ１０１６的数据发送时序如图１所示。发送数据时,首先应查询ＴＸＲ引脚是否为高电平,若是高电平,表明发送存储器已空;此时置ＥＮＴＸ引脚为低电平可停止发送数据,并把要发送的数据写到１６位数据总线上。之后,若要发送数据字１,则置ＬＤ１为低,ＬＤ２为高;若发送数据字２,则置ＬＤ１为高,ＬＤ２为低此时再查询ＴＸＲ引脚是否为低电平,若为低电平,表明发送数据已装载到存储器中,此时再置ＥＮＴＸ引脚为高电平即可发送数据。ＤＥＩ１０１６的发送存储器最多可装载８个３２位字长的数据,ＤＥＩ１０１６采用的是先进先出的发送顺序。

２．３ ＤＥＩ１０１６的数据接收过程

　　ＤＥＩ１０１６的数据接收时序如图２所示。当接收器１接收到数据后,系统会置ＤＲ１为低电平;而当接收器２接收到数据后,系统将置ＤＲ２为低电平。欲使接收器１将接收数据的字１送至１６位数据总线上,应先置ＳＥＬ为低电平,再置ＯＥ１为低电平且置ＯＥ２为高。而后再置ＳＥＬ为高电平,便可将字２送至１６位数据总线。要使接收器２的数据送至１６位数据总线上,则置ＯＥ２为低电平,ＯＥ１为高电平即可。

　　表1 74LS373功能表

３　ＡＴ８９Ｃ５２与ＤＥＩ１０１６的接口设计

　　ＡＴ８９Ｃ５２（Ｕ１）８位微控器与ＤＥＩ１０１６的１６位数据总线进行数据交换时,必须先利用锁存器来锁存数据。其接口电路框图见图３。发送数据时,Ｕ１先把要发送的数据分成低８位和高８位送出,并进入Ｕ３、Ｕ４锁存,尔后再把１６位数据一同送至ＤＥＩ１０１６Ｕ２　的数据总线上。Ｕ３、Ｕ４、Ｕ５、Ｕ６均选用７４ＬＳ３７３芯片,它们的内部均由Ｄ锁存器和三态输出门组成,其功能表如表１所列。当ＯＥ为低电平,且Ｇ为高电平时,输出Ｑ与输入Ｄ之间为直通方式。而当ＯＥ为高电平,且Ｇ由高电平跳变为低电平后,Ｄ端输入数据被Ｄ锁存器锁存,之后即使Ｄ端（Ｐ０口）输入数据再发生变化,也不会影响已锁存的数据。如果ＯＥ为低电平,系统将输出原先锁存的数据。为了锁存低８位数据,需要由Ｕ１的ＷＲ和地址选通信号Ｙ７（由译码器Ｕ７译出）经或非门Ｕ８去控制Ｕ３的Ｇ端。实际上,只有Ｕ１在执行写操作时, ＷＲ和Ｙ７才同时为低电平,而此时低８位数据才能被Ｕ３暂时锁存。高８位数据的锁存与此类似Ｍ,Ｕ１的Ｐ３．４由高变低可打开Ｕ３、Ｕ４的输出门,从而使Ｕ３、Ｕ４把数据送至Ｕ２的数据总线,当Ｕ１的Ｐ１．３或Ｐ１．４由高变低以把１６位数据装入发送存储器后,Ｐ３．４会由低变高,此时Ｕ３、Ｕ４输出为高阻抗状态,但不会影响Ｕ２的数据输出状态。其发送程序如下：

ｍｏｖ　ｄｐｔｒ,＃ｅ０００ｈ

ｍｏｖ ａ,＃ｄ１ｌ ;取字１的低８位

ｍｏｖｘ ＠ｄｐｔｒ,ａ ;把字１的低８位锁入Ｕ３

ｍｏｖ　ｄｐｔｒ,＃ｃ０００ｈ

ｍｏｖ ａ,＃ｄ１ｈ ;取字１的高８位

ｍｏｖｘ ＠ｄｐｔｒ,ａ ;把字１的高８位锁入Ｕ４

ｃｌｒ ｐ３．４ ;打开Ｕ３、Ｕ４的输出

ｎｏｐ

ｃｌｒ ｐ１．３ ;字１数据装入ＤＥＩ１０１６

ｎｏｐ

ｓｅｔｂ ｐ３．４ ;关闭Ｕ３、Ｕ４的输出

ｓｅｔｂ ｐ１．３

ｍｏｖ　ｄｐｔｒ,＃ｅ０００ｈ

ｍｏｖ ａ,＃ｄ２ｌ ;取字２的低８位

ｍｏｖｘ ＠ｄｐｔｒ,ａ ;把字２的低８位锁入Ｕ３

ｍｏｖ　ｄｐｔｒ,＃ｃ０００ｈ

ｍｏｖ ａ,＃ｄ２ｈ ;取字２的高８位

ｍｏｖｘ ＠ｄｐｔｒ,ａ ;把字２的高８位锁入Ｕ３

ｃｌｒ ｐ３．４ ;打开Ｕ３、Ｕ４的输出

ｎｏｐ

ｃｌｒ ｐ１．４ ;字２数据装入ＤＥＩ１０１６

ｎｏｐ

ｓｅｔｂ ｐ３．４

ｓｅｔｂ ｐ１．４

　　用Ｕ１接收数据,应将ＤＲ１、ＤＲ２及ＴＸＲ经与门Ｕ１３接至Ｕ１的ＩＮＴ０,在ＩＮＴ０口产生中断后,Ｕ１便执行读操作,并通过ＲＤ和Ｙ５控制Ｕ１４、Ｕ１５以读入ＤＲ１、ＤＲ２及ＴＸＲ的状态。Ｕ２接收到数据或发送数据完毕后,即向Ｕ１的ＩＮＴ０口申请中断,并在中断程序中判断ＤＲ１、ＤＲ２及ＴＸＲ的状态。ＴＸＲ为低表明发送完毕,而ＤＲ１或ＤＲ２为低则表明已收到数据。此时可置Ｐ１．２（ＳＥＬ）为低电平,同时也置Ｐ１．０（接ＤＥＩ１０１６的ＯＥ１）或Ｐ１．１ 接ＤＥＩ１０１６的ＯＥ２　为低电平,以使字１的数据出现在数据总线上,而使Ｐ１．０、Ｐ１．１经Ｕ１１异或后输出以使Ｕ５、Ｕ６的Ｇ端为高电平,从而把数据锁入Ｕ５、Ｕ６。由于ＲＤ分别与Ｙ７、Ｙ６相或后的输出是与Ｕ５、Ｕ６的ＯＥ门相连接的,因此,Ｕ１ 执行读操作时,应先后打开Ｕ５、Ｕ６的ＯＥ门来把数据读入。其接收程序如下：（以接收器１为例）。

ｃｌｒ ｐ１．２ ;置ＤＥＩ１０１６的ＳＥＬ＝０,读字１

ｃｌｒ ｐ１．０ ;置ＤＥＩ１０１６的／ＯＥ１＝０

ｓｅｔｂ ｐ１．１ ;置ＤＥＩ１０１６的／ＯＥ２＝１

ｎｏｐ

ｍｏｖ ｄｐｔｒ,＃ｅ０００ｈ

ｍｏｖｘ ａ,＠ｄｐｔｒ ;把字１的低８位读入

ｍｏｖ １０ｈ,ａ

ｍｏｖ ｄｐｔｒ,＃ｃ０００ｈ

ｍｏｖｘ ａ,＠ｄｐｔｒ ;把字１的高８位读入

ｍｏｖ １１ｈ,ａ

ｓｅｔｂ ｐ１．２ ;置ＤＥＩ１０１６的ＳＥＬ＝１,读字２

ｎｏｐ

ｍｏｖ ｄｐｔｒ,＃ｅ０００ｈ

ｍｏｖｘ ａ,＠ｄｐｔｒ ;把字２的低８位读入

ｍｏｖ １２ｈ,ａ

ｍｏｖ ｄｐｔｒ,＃ｃ０００ｈ

ｍｏｖｘ ａ,＠ｄｐｔｒ ;把字２的高８位读入

ｍｏｖ １３ｈ,ａ

ｓｅｔｂ ｐ１．０ ;置ＤＥＩ１０１６的／ＯＥ１＝１

ｓｅｔｂ ｐ１．１ ;置ＤＥＩ１０１６的／ＯＥ２＝１

ｓｅｔｂ ｐ１．２ ;置ＤＥＩ１０１６的ＳＥＬ＝１

    ＤＥＩ１０１６的两路接收可能产生同时接收的现象。即在上述两路共用一个中断源时,如果某一路申请中断已进入接收程序,那么另一路同时接收的数据就可能被屏蔽。解决方法是：进入中断程序后,在接收数据过程中再查询另一路ＤＲ的状态。当然,如果每路单独使用一个中断源,效果将会更好。

４　结束语

　　实际上,上述ＡＴ８９Ｃ５２与ＤＥＩ１０１６的接口电路经改进也可以应用到其它１６位数据总线接口的电路中,而如果用ＩＳＰ器件替代锁存器及其门电路,还可大大减小电路板的面积。