作者：范磊，繆玲娟，郭振西 來源：軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品

本文主要介紹了四通道異步收發(fā)器TL16C554芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、主要特點和工作原理，及其在慣導系統(tǒng)中應用的硬件接口電路與軟件實現(xiàn)的基本思想。

1 引 言

隨著慣導技術(shù)的發(fā)展，慣導系統(tǒng)需要接收GPS、北斗雙星、高程計等較多的RS－232、RS－422、RS－485串口信號。這樣，慣導系統(tǒng)原有的串口通道不足以接收如此多的串口信號，因而需要進行串口擴展。Ti公司生產(chǎn)的異步收發(fā)器TL16C554芯片是進行串口擴展的較好的選擇，它有四個通道，可以與四路串行信號通信，解決了原來的慣導系統(tǒng)串行信號接口短缺的問題，其每個通道都帶有兩個16字節(jié)的FIFO（First In First Out 先進先出）緩沖器，其中一個用于接收數(shù)據(jù)，另外一個用于準備發(fā)送的數(shù)據(jù)。當工作在FIFO模式下時，不必每接收或發(fā)送一幀數(shù)據(jù)就產(chǎn)生一次中斷，因而可以減少中斷發(fā)生的次數(shù)，提高接收發(fā)送串行信號的效率與可靠性。

對車輛導航各部分簡要介紹如下：

路徑引導：引導用戶沿著所規(guī)劃的路徑行駛;

人機接口：提供友好的界面允許用戶與系統(tǒng)進行人機交互;

無線通訊模塊：允許用戶與監(jiān)控中心等部門實時交換信息;

電子地圖數(shù)據(jù)庫：包含以預定格式存貯的數(shù)字地圖信息，是系統(tǒng)的軟件平臺;

地圖匹配模塊：通過適當?shù)钠ヅ浜妥R別過程來確定車輛在地圖上的位置;

路徑規(guī)劃：根據(jù)地圖數(shù)據(jù)庫及實時定位信息幫助駕駛員規(guī)劃路線;

定位模塊：通過GPS、慣性導航系統(tǒng)或移動通信等方法對車輛進行定位。

2 主要特點

TL16C554的主要特點如下：

由四個帶有邏輯控制的TL16C550異步通信單元組成；

最高可達1M的波特率，具有可編程的波特率發(fā)生器，便于靈活選擇數(shù)據(jù)收發(fā)頻率；

具有16字節(jié)的收發(fā)FIFO緩沖器；

具有可獨立控制的發(fā)送、接收、線路狀態(tài)和MODEM狀態(tài)中斷；

具有全雙工的接收發(fā)送線路，可獨立進行接收發(fā)送控制；

全面的線路狀態(tài)報告功能；

充分分級的中斷系統(tǒng)控制；

三態(tài)TTL電平輸出。

3 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理

四通道異步收發(fā)器集成芯片TL16C554有64腳TQFP和68腳PLCC兩種封裝形式。其中68腳PLCC封裝形式支持68（Motorola）模式。因此，能夠很容易的與Motorola微處理器互聯(lián)， TL16C554的其引腳說明見表1。

3.1 系統(tǒng)I/O總線

TL16C554的數(shù)據(jù)線（D0－D7）可直接與CPU的數(shù)據(jù)總線的低八位相連，它們是UART的數(shù)據(jù)輸入和輸出通道，其讀寫操作由數(shù)據(jù)輸入和輸出選通線來區(qū)分，通過這些選通線可實現(xiàn)UART與CPU之間的雙向通信，TL16C554還可自由選擇16模式（Intel總線）或68模式（Motorola總線），它有四個串行接口，各有其獨立的收發(fā)功能。

3.2 時鐘

TL16C554的參考時鐘既可以由外部提供，也可以通過一個晶振在內(nèi)部產(chǎn)生。

3.3讀/控制邏輯

UART與CPU之間通過一組信號線實現(xiàn)通信控制，這組信號線包括復位控制RESET、芯片允許、寄存器允許中斷請求INT（A－D）、讀出數(shù)據(jù)有效和寫入數(shù)據(jù)有效等。

3.4 MODEM邏輯控制

MODEM控制邏輯主要用于完成UART與RS－232C之間的接口通信，這些信號通過EIA驅(qū)動器驅(qū)動后均符合RS－232C標準，MODEM控制邏輯信號包括以下八種：

RX（A－D）？串行輸入，相當于接收數(shù)據(jù)RxD；

TX（A－D）？串行輸出，相當于發(fā)送數(shù)據(jù)TxD；

（A－D）？數(shù)據(jù)設備就緒輸入；

（A－D）？數(shù)據(jù)終端就緒輸出；

（A－D）？請求發(fā)送輸入；

（A－D）？清除發(fā)送輸入；

（A－D）？載波信號檢測輸入；

（A－D）？振鈴指示輸入。

3.5 主要寄存器

TL16C554中的主要寄存器有波特率除數(shù)寄存器、線路控制寄存器（LCR）、線路狀態(tài)寄存器（LSR）、中斷允許寄存器（IER）、中斷標識寄存器（IIR）、MODEM控制寄存器（MCR）、MODEM狀態(tài)寄存器（MSR）、發(fā)送保持寄存器（THR）和接收緩沖寄存器（RHR）等。

4 TL16C554與單片機的接口

在慣導系統(tǒng)中，80C196單片機通過異步收發(fā)器TL16C554用來頻繁地接收GPS、雙星、高程計等串行信號，此外，還要完成其他諸如溫控、與上位機通信等任務。因此，如果采用查詢方式接收串行信號，無疑會浪費大量的CPU時間，加重CPU的負擔，顯然是不可行的。而中斷方式則不占用CPU時間，加之使用16字節(jié)FIFO緩沖器，可減少中斷次數(shù)，提高數(shù)據(jù)接收的實時性與可靠性，因此，在此系統(tǒng)中選用了中斷方式。

實驗表明，上述軟硬件設計可以實現(xiàn)四路串行信號的可靠及時異步收發(fā)服務，可以滿足慣導系統(tǒng)的要求。

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