AT89C52单片机与ARINC429航空总线接口设计

liyf · 发表于 2014-10-5 14:13:15

AT89C52单片机与ARINC429航空总线接口设计

摘要：DEI1016是一种可支持ARINC429航空总线协议的串行接收、发送器件。文中介绍了DEI1016的主要功能和工作原理，给出了DEI1016的数据收发过程，同时重点介绍了DEI1016与AT89C52单片机接口电路的设计方法。 关键词：DEI1016；接收；发送；接口设计；AT89C52
１ＤＥＩ１０１６的主要功能
ＤＥＩ１０１６是ＤｅｖｉｃｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ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。

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AT89C52单片机与ARINC429航空总线接口设计

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２ＤＥＩ１０１６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。
２．１ＤＥＩ１０１６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。
２．２ＤＥＩ１０１６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。
２．３ＤＥＩ１０１６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

输出控制OE	使能G	输入D	输出Q
L	H	H	H
L	H	L	L
L	L	X	Qo
H	X	X	Z

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
ｍｏｖａ，＃ｄ１ｌ；取字１的低８位
ｍｏｖｘ＠ｄｐｔｒ，ａ；把字１的低８位锁入Ｕ３
ｍｏｖ　ｄｐｔｒ，＃ｃ０００ｈ
ｍｏｖａ，＃ｄ１ｈ；取字１的高８位
ｍｏｖｘ＠ｄｐｔｒ，ａ；把字１的高８位锁入Ｕ４
ｃｌｒｐ３．４；打开Ｕ３、Ｕ４的输出
ｎｏｐ
ｃｌｒｐ１．３；字１数据装入ＤＥＩ１０１６
ｎｏｐ
ｓｅｔｂｐ３．４；关闭Ｕ３、Ｕ４的输出
ｓｅｔｂｐ１．３
ｍｏｖ　ｄｐｔｒ，＃ｅ０００ｈ
ｍｏｖａ，＃ｄ２ｌ；取字２的低８位
ｍｏｖｘ＠ｄｐｔｒ，ａ；把字２的低８位锁入Ｕ３
ｍｏｖ　ｄｐｔｒ，＃ｃ０００ｈ
ｍｏｖａ，＃ｄ２ｈ；取字２的高８位
ｍｏｖｘ＠ｄｐｔｒ，ａ；把字２的高８位锁入Ｕ３
ｃｌｒｐ３．４；打开Ｕ３、Ｕ４的输出
ｎｏｐ
ｃｌｒｐ１．４；字２数据装入ＤＥＩ１０１６
ｎｏｐ
ｓｅｔｂｐ３．４
ｓｅｔｂｐ１．４

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）。
ｃｌｒｐ１．２；置ＤＥＩ１０１６的ＳＥＬ＝０，读字１
ｃｌｒｐ１．０；置ＤＥＩ１０１６的／ＯＥ１＝０
ｓｅｔｂｐ１．１；置ＤＥＩ１０１６的／ＯＥ２＝１
ｎｏｐ
ｍｏｖｄｐｔｒ，＃ｅ０００ｈ
ｍｏｖｘａ，＠ｄｐｔｒ；把字１的低８位读入
ｍｏｖ１０ｈ，ａ
ｍｏｖｄｐｔｒ，＃ｃ０００ｈ
ｍｏｖｘａ，＠ｄｐｔｒ；把字１的高８位读入
ｍｏｖ１１ｈ，ａ
ｓｅｔｂｐ１．２；置ＤＥＩ１０１６的ＳＥＬ＝１，读字２
ｎｏｐ
ｍｏｖｄｐｔｒ，＃ｅ０００ｈ
ｍｏｖｘａ，＠ｄｐｔｒ；把字２的低８位读入
ｍｏｖ１２ｈ，ａ
ｍｏｖｄｐｔｒ，＃ｃ０００ｈ
ｍｏｖｘａ，＠ｄｐｔｒ；把字２的高８位读入
ｍｏｖ１３ｈ，ａ
ｓｅｔｂｐ１．０；置ＤＥＩ１０１６的／ＯＥ１＝１
ｓｅｔｂｐ１．１；置ＤＥＩ１０１６的／ＯＥ２＝１
ｓｅｔｂｐ１．２；置ＤＥＩ１０１６的ＳＥＬ＝１

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图3

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。

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