SC26C94在测控系统中的应用 - 工业/测控 - 电子工程师俱乐部

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1 引言

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。