利用Intel8274多協(xié)議串行控制器實(shí)現(xiàn)基于SDLC協(xié)議的串行通訊

1、利用Intel8274多協(xié)議串行控制器實(shí)現(xiàn)基于SDLC協(xié)議的串行通訊利用Intel8274多協(xié)議串行控制器實(shí)現(xiàn)基于SDLC協(xié)議的串行通訊類別：通信網(wǎng)絡(luò)作者：北京理工大學(xué) 周 閏高梅國(guó) 來(lái)源：國(guó)外電子元器件 利用Intel8274多協(xié)議串行控制器實(shí)現(xiàn)基于 SDLC協(xié)議的串行通訊摘要：文章從軟、硬件設(shè)計(jì)的角度分別討論了利用Intel8274多協(xié)議串行控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)基于同數(shù)據(jù)鏈路控制（SDLC）協(xié)議的串行通訊，介紹了多協(xié)議串行控制Intel8274的主要特點(diǎn)，給出了Intel 8274和TMS320F206在某雷達(dá)項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)了串行通訊的硬件電路設(shè)計(jì)和軟件程序。同時(shí)指出了使用Intel8274應(yīng)注意的問(wèn)

2、題。 關(guān)鍵詞：SDLCIntel 8274 串行通訊 TMS320F206 最早由IBM公司制定的面向比特型的數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程同步數(shù)據(jù)鏈路控制（SDLC）協(xié)議由于個(gè)有透明傳輸、可靠性高、傳輸效率高以及具有很大的靈活性等優(yōu)點(diǎn)，已被越來(lái)越廣泛地采用。但由于這種鏈路協(xié)儀功能比較完善，因此實(shí)現(xiàn)起來(lái)也相對(duì)要復(fù)雜一些。隨著近年來(lái)大規(guī)模集成電路與微處理機(jī)、DSP技術(shù)的迅速發(fā)展，市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了多種實(shí)現(xiàn)這一規(guī)程的專用芯片，從而使得這種協(xié)議的實(shí)現(xiàn)發(fā)越來(lái)越簡(jiǎn)單，其應(yīng)用越來(lái)越普遍。Intel8274芯片就是其中比較典型的一種。它是由Intel公司生產(chǎn)的專門為異步、IBM雙同步和SDLC/HDLC協(xié)議的高速通訊線路與

3、Intel公司的微機(jī)機(jī)系統(tǒng)的連接而設(shè)計(jì)的多協(xié)議串行控制器（MPSC）。1 同步數(shù)據(jù)鏈路控制（SDLC）協(xié)議同步數(shù)據(jù)鏈路控制（SDLC：SynchronousData Link Control）是由IBM公司制定的一種鏈路通訊協(xié)議，現(xiàn)已成為系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（SNA）的數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議，是目前可靠性和傳輸較高的最先進(jìn)的傳輸控制協(xié)議之一。另一種相類似的通訊協(xié)議是高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制（HDLC）協(xié)議。由于SDLC的制定要早于HDLC，同時(shí)因?yàn)镮BM公司也共同參與了HDLC的制定，所以HDLC實(shí)際上包含了SDLC，從而使SDLC協(xié)議成為HDLC協(xié)議的一個(gè)子集。在SDLC協(xié)議中，被傳輸?shù)囊唤M信息數(shù)據(jù)被稱為“幀”。

4、完整的一個(gè)幀包含標(biāo)志字序列字段、數(shù)據(jù)站地址字段、數(shù)據(jù)站地址字段、控制字段、信息字段和幀校驗(yàn)序列字段等。標(biāo)志字序列利用特定的數(shù)據(jù)組合01111110表示，所有的幀必須以01111110開(kāi)始，并且以01111110結(jié)束。在傳輸?shù)钠渌侄沃校瑸榱朔乐钩霈F(xiàn)01111110而使接收方錯(cuò)誤的認(rèn)為是幀結(jié)束，SDLC協(xié)議采用0插入方法，即當(dāng)傳輸?shù)男畔?shù)據(jù)中出現(xiàn)連續(xù)的5個(gè)1，就由發(fā)送方在這5個(gè)1之后插入一個(gè)0.接收方在接收數(shù)據(jù)的時(shí)候，如果發(fā)現(xiàn)有5個(gè)連續(xù)的1，就將其后的一個(gè)0刪去。另外SDLC協(xié)議還規(guī)定了幀的各個(gè)字段必須是以8比特為傳輸?shù)淖钚　DLC能夠被廣泛應(yīng)用的另一個(gè)原因在于它可以進(jìn)行嚴(yán)格的差錯(cuò)控制，因?yàn)镾

5、DLC采用了最為有效的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC16來(lái)）來(lái)進(jìn)行差錯(cuò)控制。2 Intel 8274多協(xié)議串行控制器1Intel 8274具有靈活的體系結(jié)構(gòu)，其主要特點(diǎn)在于只使用很少的軟、硬件即可方便地實(shí)現(xiàn)多種不同的通訊協(xié)議，如異步、字節(jié)同步和位同步（HDLC/SLC）等等。Intel 8274的主要性能指標(biāo)有：可進(jìn)行異步和同步操作；具有兩個(gè)獨(dú)立的全雙工發(fā)送器和接收器；與8048/51/85/85/88CPU，8237/57 DMA控制器以及8089I/O處理機(jī)完成兼容；有4個(gè)獨(dú)立的DMA通道；波特率達(dá)0880k波特；異步操作：58位字符，奇、偶校驗(yàn)或無(wú)校驗(yàn)，1、1.5或2個(gè)停止位；可進(jìn)行幀格式、越界

6、和奇偶性錯(cuò)誤碼檢測(cè)；在字節(jié)同步時(shí)可使內(nèi)部或外部的字節(jié)同步，具有一或兩具同步字符，能自動(dòng)產(chǎn)生和校驗(yàn)循環(huán)冗余檢碼（CRC-16），并可與IBM公司的雙同步協(xié)議兼容；位同步時(shí)能產(chǎn)生和識(shí)別SDLC/HDLC標(biāo)志，識(shí)別8位地址，自動(dòng)插入和刪除零位，自動(dòng)產(chǎn)生和校驗(yàn)循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CCITT）X.25標(biāo)準(zhǔn)兼容。當(dāng)Intel 8274用于SDLC工作方式時(shí)，在初始化結(jié)束后，如果微處理機(jī)寫放發(fā)送啟動(dòng)，則Intel8274處于發(fā)送狀態(tài)。此時(shí)Intel8274將自動(dòng)發(fā)送SDLC同步標(biāo)志01111110，直至微處理機(jī)給出發(fā)送信息字段。在發(fā)送過(guò)程中，Intel8274能夠自動(dòng)檢測(cè)信息字段中是否含有連續(xù)的5個(gè)1，如果有，

7、則在每5個(gè)連續(xù)1的組成的序列之后自動(dòng)插入一個(gè)0。當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖器和輸出移位寄存器均沒(méi)有可發(fā)送的數(shù)據(jù)位時(shí)，Intel8274就會(huì)自動(dòng)發(fā)送兩個(gè)字節(jié)的CRC（循環(huán)冗余校驗(yàn)碼），以終止該幀。當(dāng)微處理機(jī)寫入接收啟動(dòng)命令字后，Intel8274即處于接收狀態(tài)，此時(shí)，它可自動(dòng)搜索SDLC標(biāo)志字，以判斷幀的開(kāi)始。Intel 8274與微處理機(jī)的系統(tǒng)接口的由8個(gè)緩沖器組成，表1是其讀寫操作方式。其中數(shù)據(jù)緩沖器由A1=0尋址，命令端口由A1=1尋址。命令、參數(shù)和狀態(tài)信息保存在Intel8274的22個(gè)寄存器中。每個(gè)通道有8個(gè)寫寄存器和3個(gè)讀寄存器。這些信息均可以通過(guò)命令端口進(jìn)行讀寫。 表1 讀寫操作方式CSA1A

8、0讀操作寫操作000讀通道A數(shù)據(jù)寫通道A數(shù)據(jù)010讀通道A狀態(tài)寫通道A命令/參數(shù)001讀通道B數(shù)據(jù)寫通道B數(shù)據(jù)011讀通道B狀態(tài)寫通道B命令/參數(shù)1XX高阻抗高阻抗 Intel 8274在使用方式上同樣可以有多種靈活的配置方式，如查詢、等待、中斷和DMA等。3 串行通訊的硬件實(shí)現(xiàn)由于Intel 8274是專門為了與Intel公司的微型機(jī)系統(tǒng)相匹配而設(shè)計(jì)的，因此該芯片與一些Intel公司的CPU、DMA控制器等可以做到無(wú)縫連續(xù)。這里介紹的是通過(guò)TI公司的DSP芯片TMS320F206來(lái)對(duì)Intel8274進(jìn)行控制所組成通訊系統(tǒng)。TMS320F206是TI公司新近推出的TMS320C2XX系列DS

9、P，該系列DSP具有非常高的性價(jià)比，相對(duì)TMS320C2X系列來(lái)說(shuō)，它的指令集可兼容，而速度提高了24倍，且價(jià)格降低了一半，因而在簡(jiǎn)單的控制和通訊領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用。圖1是一個(gè)由TMS320F206、Intel 8274組成的基于RS-485標(biāo)準(zhǔn)和SDLC協(xié)議的串行通訊接口系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)圖。該電路非常簡(jiǎn)單。圖中由TMS320F206充當(dāng)微處理機(jī)來(lái)對(duì)Intel8274進(jìn)行控制，而Intel 8274只使用了其中的一個(gè)接收/發(fā)送通道，并且由于采用了中斷方式，因此，它們之間只有14根連接線（其中控制線4根，數(shù)據(jù)總線8根，地線總線2根）。4 串行通訊的軟件設(shè)計(jì)在以往的Intel 8274的應(yīng)用中，

10、大部分都是工作在查詢模式。雖然查詢方式的程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，但由于必須使用控制芯片（微處理器、DSP）來(lái)不斷地查詢寄存器中的狀態(tài)標(biāo)志位，因而不能進(jìn)行其它工作，這使得整個(gè)程序的效率很低。尤其是在實(shí)時(shí)性要求較強(qiáng)的場(chǎng)合下不太適用。因此，設(shè)計(jì)時(shí)需將Intel8274工作在中斷模式。在筆者的應(yīng)用中，該串行通訊的流程首先是TMS320F206需要從另一個(gè)同步串行口接收數(shù)據(jù)，然后，相關(guān)部分對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行處理程序通過(guò)Intel8274發(fā)送出去。因此Intel 8274只有在同步串行口接收到數(shù)據(jù)后才處于發(fā)送狀態(tài)，其它時(shí)候則處于接收狀態(tài)。TMS320F206串行通訊的相關(guān)軟件如下（未注明寄存器均指B通道寄存器）：Inte

11、l 8274初始化程序：splk #0004h,60h ；wr0：復(fù)位out 60h,0003hsplk #0020h,60h ；wr4:SDLC方式out 60h,0003hsplk #0046h,60h ;wr0:指示寄存器指向wr6out 60h,0003hsplk #0054h,60h ;wr6:接收匹配地址54hout 60h,0003hsplk #0097h,60h ;wr0:指示寄存器指向wr7out 60h,0003hsplk #007eh,60h ;wr7:同步標(biāo)志7ehout 60h,0003hsplk #0002h,60h ;A通道wr0out 60h,0002hsplk

12、 #0020h,60h ;A通道wr2:中斷方式out 60h,0002hsplk #0031h,60h ;wr0:指示寄存器指向wr1out 60h,003hsplk #001ch,60h ;wr1:全部接收中斷方式，不啟動(dòng)發(fā)送器out 60h,0003hsplk #0023h,60h ;wr0:指示寄存器指向wr3out 60h,0003hsplk #00cdh,60h ;wr3:8位接收，接收CRC、接收器啟動(dòng)out 60h,003h ;地址匹配接收模式下面是切換Intel 8274至發(fā)送狀態(tài)的同步接收中斷服務(wù)程序中：rco485s:splk #000bh,60h ;485總線轉(zhuǎn)入發(fā)送狀

13、態(tài)out 60h,iosrsplk #0085h,60h ;wr0:指示寄存器指向wr5out 60h,0003hsplk #0069h,60h ;wr5:發(fā)送CRC、發(fā)送器啟動(dòng)out 60h,0003hsplk #0001h,60h ;wr0：指示寄存器指向wr1out 60h,0003hsplk #001eh,60h ;wr1:發(fā)送中斷啟動(dòng)out 60h,0003hlacl #0ah ;等待0ah周期循環(huán)，loop: sub #1h ;使發(fā)送足夠同步標(biāo)志nopbcnd loop,GTlar ar3,6fhmar *,ar3 ;置ar3為當(dāng)前輔助寄存器out *+,0001h ;發(fā)送第一個(gè)數(shù)

14、據(jù)到Intel8274Intel 8274發(fā)送/接收中斷服務(wù)程序：；Intel 8274接收r485: lar ar1,70hmar *,ar1 ;置ar1為當(dāng)前輔助寄存器in *+,0001h ;從Intel 8274接收一個(gè)數(shù)據(jù)；Intel 8274發(fā)送s485：mar *,ar3 ;置ar3為當(dāng)前輔助寄存器out *+,0001h ;發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)到Intel 8274lacl #60h ;等待60h周期循環(huán)，loop1: sub #1h ;使能發(fā)送兩個(gè)字節(jié)CRCnop ；和至少一個(gè)同步標(biāo)志5 應(yīng)用Intel 8274的注意事項(xiàng)在圖1的硬件設(shè)計(jì)中，必須注意是Intel8274的TXCB管腳

15、（或TXCA管腳）。由于TXCB管腳在作為Intel8274的發(fā)磅器時(shí)鐘的同時(shí)又是一個(gè)輸入管腳，而作為485串行通訊數(shù)據(jù)總線上的發(fā)送器時(shí)鐘要求對(duì)于源端是輸出管腳，這樣，就必須從外部引入一個(gè)發(fā)送同步時(shí)鐘CLKT。這是使用Intel8274時(shí)在硬件上應(yīng)注意的問(wèn)題。在軟件設(shè)計(jì)中，第一個(gè)要注意的問(wèn)題是Intel8274的16個(gè)寫寄存器的使用問(wèn)題。在Intel 8274中，每個(gè)通道有8個(gè)寫寄存器和3個(gè)讀寄存器，但卻只有2根地址線。因此該芯片專門設(shè)計(jì)了一個(gè)內(nèi)部指示寄存器，以專門用于在存取8274命令/狀態(tài)時(shí)選擇讀/寫哪個(gè)命令或狀態(tài)寄存器。該指示寄存器位于WR0寄存器的D2D0位。上電復(fù)位后，指示寄存器的內(nèi)

16、容為0。因此第一次寫入命令寄存器的命令將寫入WR0，同時(shí)這個(gè)命令的低三位寫入指示寄存器，并標(biāo)志著下次將讀/取的寄存器號(hào)。而指示寄存器的內(nèi)容在完成讀或?qū)懖僮髦缶捅粡?fù)位，因些在讀或?qū)懸粋€(gè)寄存器之前，都必須先向WR0（指示寄存器）寫入一條指令。在上面的程序中，尤其是初始化段，可以明顯地看到這一過(guò)程。第二個(gè)需要注意的問(wèn)題是SDLC的同步標(biāo)志字。SDLC協(xié)議規(guī)定，在幀起始和結(jié)束的時(shí)候，必須發(fā)送至少1個(gè)同步標(biāo)志01111110。在一般的實(shí)際應(yīng)用中，TMS320F206的時(shí)候會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于Intel8274的時(shí)候，因此，從同步串行口接收完數(shù)據(jù)，并將Intel8274切換至發(fā)送狀態(tài)起，到向Intel 8274發(fā)

17、送第一個(gè)數(shù)據(jù)之前，根本來(lái)不及讓Intel8274自動(dòng)發(fā)送至少一個(gè)SDLC協(xié)議的步標(biāo)志字。為解決這一問(wèn)題，在實(shí)際編程過(guò)程中，設(shè)計(jì)得可有意在它們之間加入一個(gè)10個(gè)周期左右的循環(huán)（虛框內(nèi)的程序）。同樣，從Intel8174發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)之后到切換Intel 8274至接收狀態(tài)之間，設(shè)計(jì)也可有意加入一個(gè)循環(huán)（虛框內(nèi)的程序）。在這個(gè)循環(huán)中，Intel8274首先會(huì)自動(dòng)插入兩個(gè)字節(jié)的CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)碼，然后才暗SDLC的同步標(biāo)志字，因此這個(gè)循環(huán)的周期數(shù)要大于第一個(gè)循環(huán)的周期數(shù)。這兩個(gè)循環(huán)周期的具體參數(shù)與TM320F206和Intel8274所使用的時(shí)鐘有關(guān)，因此需要設(shè)計(jì)者在實(shí)際系統(tǒng)調(diào)試中加以確定。6 Intel 8274串行通訊系統(tǒng)的應(yīng)用在筆者研制的某雷達(dá)項(xiàng)目中，要求其中一條通訊線路的信息交