SC26C94器件在测控、测试及数据处理系统中的应用

在许多复杂的测控、测试及数据处理系统中，一般需要与大量的被控对象、被测试设备及自动化仪表进行通信，而这些对象、设备及仪表等所提供的接口大多是标准的异步串行接口形式，因此，在以CPU为核心，与多路外围设备进行串行通信的测控、测试系统中，需要对串行接口进行扩充，通过选择功能合适的接口器件完成系统的设计要求。

目前，市场上出现了多种型号的接口芯片， Philips半导体公司生产的四通道通用异步接收/发送器芯片SC26C94是其中之一。它以高集成度、低功耗、高性能、使用灵活等特点被广泛应用于航空、航海、工业控制等领域中。

2 SC26C94器件

SC26C94是采用COMS技术生产的四通道通用异步接收/发送器芯片，共有4个相互独立的通道，且每个通道各有4个数字I/O口和2个16位定时/计数器，它们均可以通过编程设置其工作方式。结构框图如图1所示。

 

 

2.1 SC26C94特点

SC26C94为用户提供了+5V的供电方式，信号电平与TTL电平兼容，有DIP和PLCC两种封装形式，并具有以下特点：

·8字节发送FIFO;

·8字节接收FIFO;

·数据格式：5~8位数据位，包括奇校验、偶校验和无校验、1、1.5、2位停止位;

·发送和接收可设置不同波特率(23种固定波特率：50~230.4k或外部时钟的1倍或16倍);

·校验错误、帧错误和超限错误检测;

·起始位错误检测;

·通道工作模式可编程设置：即普通全双工、自动回绕、局部循环和远程循环四种模式;

·中断优先级可编程设置并自动识别;

·具有掉电保护模式;

·每个接收器配有“看门狗”电路;

2.2 SC26C94寄存器

SC26C94的工作方式是可编程的，工作方式通过对其一系列寄存器设置来定义，因此使用过程中，需要了解以下寄存器功能：

(1)MR0：工作方式寄存器0

定义发送和接收寄存器的FIFO工作状态及接收器“看门狗”是否启动。

(2)MR1：工作方式寄存器1

该寄存器和MR0组合定义接收FIFO工作状态及数据格式，包括：5~8位数据位、奇校验、偶校验和无校验、1、1.5、2位停止位。

(3)MR2：工作方式寄存器2

定义通道工作模式(包括普通全双工、自动回绕、局部循环和远程循环)，停止位(1、1.5、2位)。

(4)CSR：时钟选择寄存器

该寄存器与BRG(波特率产生器)、ACR(辅助控制寄存器，选择波特率设置方式)一起设置接收和发送波特率。

(5)CR：命令寄存器

定义各发送接收端口工作状态及是否允许发送接收。

(6)SR：状态寄存器

反映发送接收缓冲器状态及帧错、奇偶校验错、超限错等状态。

(7)IMR：中断屏蔽寄存器

定义各端口是否允许中断。

(8)ISR：中断状态寄存器

反映当前中断类型。

(9)CIR：当前中断寄存器

反映当前中断的通道号和发送或接收中断类型。

3 SC26C94在测控系统中的应用

某航空测控系统是以80X86为核心，由A/D、 D/A及开关量控制、10种测试设备组成的，其中

测试设备中有8路为标准串行通信，分别为发动机转速、气压、高度、速度、遥测调制器、遥控解调器、地磁方向、GPS等量。系统选用两片 SC26C94，扩充8个串行口，实现80X86与8路测试设备的通信。

3.1 硬件设计

(1)振荡电路

SC26C94内部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器，引脚X1与X2分别是此放大器的输入端和输出端。此放大器与外部晶体构成一个振荡器，此例中采用了内部振荡电路。如图2所示，G1(G2)为3.6864MHz晶体;外部电容C2(C5)、 C3(C6)的典型值为24pF;另外，使用外部晶振时，可经过一非门，在非门输出端并联一个1k W的上拉电阻，从公共点引出与引脚X1连接。

 

 

(2)复位电路

SC26C94复位时间必须保证RESET引脚上出现 1ms以上稳定的高电平，才可实现可靠的复位。因此无论是简单还是复杂的复位电路，均要保证此条件。图2中使用了简单的复位电路，其中R1 (R2)=1.5kW、C1 (C4)=10mF。

(3)接口电路

如图2所示，通过ISA总线将80X86CPU与SC26C94及其它系统连接起来。其中D1完成总线驱动、隔离和地址译码，RXD1～RXD8与TXD1～ TXD8是SC26C94的接收/发送端，分别与外部的8路测试设备连接，实现CPU与外围设备的通信。

3.2 SC26C94软件设计

SC26C94的软件设计首先是对其进行初始化，然后再分别对各个中断源进行中断服务程序的设计;可选择C或汇编语言进行编程。

3.2.1 初始化编程

初始化编程主要选择芯片工作方式，包括数据格式、波特率、中断允许、接收或发送缓冲器所允许的字节数等。编程方法及顺序如下：

(1)复位接收FIFO(CR)复位发送FIFO (CR);

(2)禁止DACKN;

(3)选择波特率组别(BRGrate);

(4)定义中断向量类型(ICR);

(5)选择波特率组别(ACR);

(6)设置中断屏蔽寄存器(IMR);

(7)指针指向MR0(CR);

(8)设置数据格式及波特率(MR0、MR1、 MR2、CSR);

(9)接收发送允许(CR)。

以C语言为例对通道A初始化程序设计如下：

outportb(uaraddr，uarCRa);

outportb(uarcen1，0x20);

outportb(uarcen1，0x30);

outportb(uaraddr，uarDACKN);

outportb(uarcen1，0);

outportb(uaraddr，uarBRGrate)

outportb(uarcen1，0x00);

outportb(uaraddr，uarICR);

outportb(uarcen1，0x02);

outportb(uaraddr，uarACRab);

outportb(uarcen1，0x80);

outportb(uaraddr，uarIMRab);

outportb(uarcen1，uar1IMRabd);

//UAR1 a yx1(laser)

outportb(uaraddr，uarCRa)

outportb(uarcen1，0xb0);

outportb(uaraddr，uarMRa);

outportb(uarcen1，0x80);

outportb(uarcen1，0x53);

outportb(uarcen1，0x07);

outportb(uaraddr，uarCSRa);

outportb(uarcen1，0x88);

outportb(uaraddr，uarCRa);

outportb(uarcen1，0x05);

3.2.2 中断服务程序设计

由于SC26C94四通道中的任何一个都可引起中断，因此在中断服务程序中首先要识别中断源，即识别中断是由哪一个通道引起，是发送中断还是接收中断，是有错误还是无错误等。流程如图3所示。

 

 

根据流程图可编程如下：

void interrupt (*oldvect2)();

void interrupt UAR1_interrupt(void)

{

//保护现场//

for(ii2=1;ii2《=5;ii2++)

{

outportb(uaraddr，uarupdateCIR);

outportb(uarcen1，0x00);

outportb(uaraddr，uarCIR);

uar1cir=inportb(uarcen1);

outportb(uaraddr，uarISRab);

uar1israb=inportb(uarcen1);

outportb(uaraddr，uarISRcd);

uar1isrcd=inportb(uarcen1);

outportb(uaraddr，uarGIBCR);

count1=inportb(uarcen1);

if (count1 》 8) count1 = 8;

stt1=uar1cir&0x1f;

if(stt1《=3)break;

switch(stt1)

{

case 0x1c：

//中断服务程序//

break;

default：;

}

}

//恢复现场//

}

4 结论

上述测控系统设计及运行过程表明，SC26C94 具有使用灵活、功能丰富、系统连接方便、编程简单、可靠性高等特点，另外，其合理的性能价格比及畅通的货源渠道，表现出较好的工程实用特性，是一种实用的接口芯片，可广泛应用于自动化仪表、测试、测控及数据处理等系统中。