SYS68K/CPU-37ZE

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艾默生DeltaV 西屋OVATION系統(tǒng)備品備件 TRICONEX/TRICON/?？怂共_DCS
Robots、OTC Robots、Panasonic Robots、MOTOMAN Robots等
ABB：工業(yè)機(jī)器人備件DSQC系列（中二中三，中四， S4C ， S4C ， IRC5）、Bailey INFI 90等。
Westinghouse（西屋）： OVATION系統(tǒng)、WDPF系統(tǒng)、MAX1000系統(tǒng)備件
Invensys Foxboro（?？怂共_）：I/A Series系統(tǒng)，F(xiàn)BM（現(xiàn)場(chǎng)輸入/輸出模塊）順序控制、
梯形邏輯控制、事故追憶處理、數(shù)模轉(zhuǎn)換、輸入/輸出信號(hào)處理、數(shù)據(jù)通信及處理等。
Invensys Triconex: 冗余容錯(cuò)控制系統(tǒng)、基于三重模件冗余（TMR）結(jié)構(gòu)的zui現(xiàn)代化的容錯(cuò)控制器。
Siemens(西門子)：Siemens MOORE， Siemens Simatic C1，Siemens數(shù)控系統(tǒng)等
Bosch Rexroth（博世力士樂）：Indramat，I/O模塊,PLC控制器,驅(qū)動(dòng)模塊等。
Motorola（摩托羅拉）：MVME 162、MVME 167、MVME1772、MVME177等系列

 SYS68K/CPU-37ZE
除了可在廣泛應(yīng)用的Microchip公司PIC微控制器芯片中擠出更多特性外，本文探討的諸如增加額外串口以及在8位芯片上進(jìn)行32位運(yùn)算等技巧，也可適用于其它微控制器。
圖1：作為異步串行數(shù)據(jù)的ASCII碼字母“Q”(0x51)。
盡管Microchip公司不斷為其日益擴(kuò)大的PIC微控制器產(chǎn)品線增加更多功能，但有時(shí)設(shè)計(jì)工程師只需其中一小部分功能。也許設(shè)計(jì)工程師還需要目前尚不存在的一組特性，或者繼承了一種設(shè)計(jì)但不能升級(jí)，或者可能只想進(jìn)行試驗(yàn)并打破以往傳統(tǒng)限制。本文將介紹一些挖掘各種PIC產(chǎn)品極限的應(yīng)用方法，其中一些技巧也適用于其它微控制器，但這里只介紹用于PIC的源代碼與具體示例。本文還將分析一些方法，它們是關(guān)于如何增加另一個(gè)異步串口、更容易地處理精度擴(kuò)展(32位或更高)算法、增強(qiáng)并行從端口以及如何使用一些異步串口常被忽略的特性。
異步串口
許多PIC都具有一個(gè)或兩個(gè)異步串口，但如果它們不夠用，那么位拆裂(Bit-banging)剩余I/O管腳是一種常用的解決方案，且適用于整個(gè)PIC系列。但這種方案是軟件密集型的，它在保持可靠通信所需的關(guān)鍵時(shí)序的同時(shí)，將難以進(jìn)行其它任何操作。另一種選擇方案是檢測(cè)起始位的上升沿，并采用定時(shí)器中斷來讀取數(shù)據(jù)。這種方法在位拆裂方法的基礎(chǔ)上有了很大改進(jìn)，但仍需要大量的軟件開銷以處理每一位的中斷，而面向任何中斷的延遲都可能導(dǎo)致同步問題。
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圖2：作為同步串行數(shù)據(jù)的ASCII碼字母“Q”(0x51)。
大多數(shù)PIC還提供一個(gè)串行外圍接口(SPI)。僅需很小開銷，普通的同步SPI就可被設(shè)計(jì)成能夠接收標(biāo)準(zhǔn)的異步傳輸。
一個(gè)典型的異步數(shù)據(jù)流包括一個(gè)起始位(總為0)、8個(gè)數(shù)據(jù)位(zui低有效位在前)以及一個(gè)終止位(總為1)。圖1給出了一個(gè)接收ASCII碼字母“Q”(16進(jìn)制為51)的例子，也可采用更少的數(shù)據(jù)位或者增加一個(gè)奇偶校驗(yàn)位或額外的終止位。
SPI端口也采用8位數(shù)據(jù)，但它同步在兩個(gè)不同管腳上發(fā)送和接收字節(jié)。數(shù)據(jù)時(shí)鐘可消除對(duì)起始位或終止位的需要，且zui高有效位在前。圖2顯示由SPI端口發(fā)送的一些數(shù)據(jù)，SPI端口在每個(gè)時(shí)鐘的下降沿接收數(shù)據(jù)，在上升沿發(fā)送數(shù)據(jù)。
開始啟動(dòng)
一旦被接收，數(shù)據(jù)肯定被翻轉(zhuǎn)，但如果SPI時(shí)鐘的下降沿與每一個(gè)異步數(shù)據(jù)位的中心同步，那么數(shù)據(jù)也可能保持原樣。起始位的下降沿提供zui初的同步記號(hào)，其它同步記號(hào)則利用PIC的一個(gè)SPI選項(xiàng)。這里有好幾種定時(shí)選項(xiàng)，包括使用定時(shí)器TMR2等。TMR2計(jì)數(shù)直到其值等于特殊函數(shù)寄存器PR2的值，然后TMR2觸發(fā)SPI時(shí)鐘并復(fù)位為0，接著再繼續(xù)計(jì)數(shù)。如果TMR2從大于PR2的值開始計(jì)數(shù)，則*個(gè)時(shí)間間隔將比平常的時(shí)鐘周期要長(zhǎng)，因?yàn)樗紫纫獜?fù)位到0(如圖3所示)。
圖3：TMR2在起始位的前沿初始化為 -PR2。
SPI端口接管產(chǎn)生同步記號(hào)的任務(wù)后，它將用所有的8個(gè)數(shù)據(jù)位進(jìn)行計(jì)時(shí)而無需其它開銷。但它會(huì)占用從起始位上升沿到TMR2與SPI端口正確初始化這段時(shí)間，從而導(dǎo)致中斷延遲，如果啟用優(yōu)先級(jí)更高的中斷，延遲時(shí)間將更長(zhǎng)。不過不用擔(dān)心這種中斷延遲，因?yàn)镻IC還有另一個(gè)秘密武器。許多PIC都具有兩個(gè)或多個(gè)捕獲/比較/PWM模塊，I/O管腳可在下降沿上捕獲定時(shí)器的值，在起始位的上升沿則將TMR1值存儲(chǔ)在一個(gè)CCPRx特殊函數(shù)寄存器中，并產(chǎn)生一次中斷。中斷服務(wù)程序?qū)в蠺MR1-CCPRx-PR2值的TMR2初始化，以消除掉任何延遲。列表1給出的是一個(gè)典型的中斷程序。 [next]
可選的“if(!CCP1)”行可確認(rèn)輸入管腳是否仍為低，以避免將瞬間毛刺讀成串行數(shù)據(jù)。由于-PR2(未標(biāo)出)必須大于PR2，所以應(yīng)仔細(xì)選擇TMR2的預(yù)定標(biāo)器的值，并使TMR1的預(yù)定標(biāo)器的值與之一樣。在上面例子中，dTim2PR2為52。zui壞情況下的中斷延遲應(yīng)該小于串行數(shù)據(jù)速率，例如在9,600波特上，該值大約為104微秒或16MHz PIC上416條指令的執(zhí)行時(shí)間。SPI中斷正好能夠隱藏?cái)?shù)據(jù)并啟用下一個(gè)字節(jié)的CCP1中斷，但切記在某些時(shí)刻翻轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)位。
盡管設(shè)計(jì)工程師通常不能控制輸入數(shù)據(jù)的到達(dá)時(shí)間，且兩個(gè)接收器必須時(shí)刻保持警惕，但設(shè)計(jì)者通常能交替使用兩個(gè)發(fā)送器。有很多方法可用來處理硬件路由，僅需少數(shù)幾個(gè)邏輯門或晶體管以及一個(gè)輸出位就可進(jìn)行這種選擇。圖4顯示采用一個(gè)含4個(gè)NAND門的74HC00的方法?？稍?ldquo;串口1”上“選擇”高速發(fā)送，在“串口2”上“選擇”低速發(fā)送，這兩種路徑的“數(shù)據(jù)輸入”都來自TX管腳。
幀錯(cuò)誤(FERR)標(biāo)記
PIC異步串口的狀態(tài)位包括FERR標(biāo)記。FERR表示終止位為低而不是所要求的高，這表明發(fā)送方的波特率低于接收方的波特率，并且預(yù)期的終止位的確是一個(gè)數(shù)據(jù)位。也可用FERR來檢測(cè)RS-232的“中斷”條件。中斷通常包括一個(gè)低起始位、全0數(shù)據(jù)以及一個(gè)0終止位。如果FERR被設(shè)置且數(shù)據(jù)為0，則將有一次中斷，但一般需對(duì)輸入做較長(zhǎng)時(shí)間的觀察，以確認(rèn)它保持為低。“中斷” 條件是一種向系統(tǒng)發(fā)送秘密“蝙蝠信號(hào)”并啟用特殊配置或測(cè)試模式的方法。有些終端能發(fā)送各種長(zhǎng)度的中斷，或者設(shè)計(jì)工程師可將串口的RX輸入縮短為正電壓，其確切電平取決于硬件，但它可低到3V。如果是RS-232狀態(tài)輸出(如DTR)，則其有效電平為正，且將能提供接收器所需的電壓電平。
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TX9及TX9D是兩個(gè)經(jīng)常被忽略的特殊函數(shù)寄存器位，可對(duì)TX9設(shè)置進(jìn)行設(shè)置，使TX9D作為第9個(gè)數(shù)據(jù)位被發(fā)送。額外數(shù)據(jù)位的一種傳統(tǒng)用法是將其作為錯(cuò)誤檢查的奇偶校驗(yàn)位。如果錯(cuò)誤檢查對(duì)應(yīng)用很關(guān)鍵，那么只進(jìn)行簡(jiǎn)單的奇偶校驗(yàn)還不夠，因?yàn)殄e(cuò)誤檢查位可能出錯(cuò)。
曾經(jīng)有一種采用RS-485的系統(tǒng)通過電線在數(shù)百英尺的距離上進(jìn)行通信。該系統(tǒng)采用具有故障自恢復(fù)功能的RS-485芯片，即使電線是開路的，它也能保證有效輸出。電線開路在半雙工通信時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)，因?yàn)閿?shù)據(jù)在同一對(duì)電線的兩個(gè)方向上傳輸，每次只有一邊能發(fā)送，而在間歇期間兩邊都在偵聽，這使電線上沒有驅(qū)動(dòng)信號(hào)。該系統(tǒng)可靠工作了數(shù)年時(shí)間，直到客戶想采用其它外來的RS-485設(shè)備。

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