Универсальные асинхронный и синхронный приемопередатчики

Для последовательных УВВ нужны схемы, которые генерируют бит четности, осуществляют проверку четности, добавляют биты «старт» и «стоп» для маркировки начала и конца асинхронных передач, а также вырабатывают сигналы управления для стандартных интерфейсов. Скорость передачи данных, способы кодирования и форматы данных столь разнообразны, что обеспечить связь с помощью простых логических схем затруднительно.

Указанные операции являются стандартными, они строго определены и могут выполняться медленно. Это оправдывает производство специальных МОП-БИС. Для асинхронных УВВ используют универсальный асинхронный приемопередатчик (УАПП), который выполняет следующие функции:

1) преобразует выходные данные из параллельного формата в последовательной, а входные данные—из последовательного в параллельный;

2) работая в качестве передатчика, добавляет биты, маркирующие начало и конец, вырабатывает биты четности и обеспечивает требуемую скорость передачи данных. Работая как приемник, распознает и исключает комбинации битов «старт» и «стоп», производит проверку четности и обеспечивает требуемую скорость приема данных;

3) выдает признаки-индикаторы, показывающие, получил ли он данные или готов ли принять данные для передачи. Другие индикаторы могут указывать на наличие' ошибок в полученных данных.

На рис. 8.20 изображен УАПП S1883 фирмы American Microsystems. Это устройство выполняет перечисленные выше функции. Кроме того, скорости приема и передачи у него независимы, выходы имеют три стабильных состояния, осуществляется двойная буферизация. Устройство можно прямо связать с шиной данных, имеющей три состояния. Устройство имеет вход «сброс», с помощью которого производится начальная очистка всех внутренних регистров и счетчиков, регистр хранения управляющей информации, где фиксируется выбранный режим управления, слово состояния, содержащее различные признаки, входы синхронизации, влияющие на скорость передачи. Универсальный асинхронный приемопередатчик имеет два порта ввода и два порта вывода: один порт ввода для принимаемых данных, другой — для слова состояния; один порт вывода для передаваемых данных, другой — для сигналов управления.

Порт управления УАПП определяет следующие характеристики режимов работы устройства:

число разрядов на символ (обычно от 5 до 9); число стоп-разрядов (обычно 1; 1,5 или 2); четность (включены ли генерация и проверка четности); тип четности (четный или нечетный).

Режимы, требуемые для конкретного применения, могут выбираться при фиксации соответствующих данных в порте управления при инициализации системы.

Порт состояния УАПП сохраняет сигналы «данные готовы» и «$ы-вод готов», а также различные признаки ошибок. Обычно в число сигналов состояния входят следующие:

буфер передатчика пуст, т. е. УАПП готов для передачи нового символа;

выходные данные доступны или приемный буфер заполнен, т. е. УАПП получил символ; ошибка четности;

ошибка формата, т. е. УАПП получил символ без нужного числа стоп-разрядов;

ошибка настройки, т. е. УАПП получил новый символ, прежде чем предыдущий символ был прочитан.

Для работы УАПП необходимо поступление сигналов синхронизации. Такие сигналы могут обеспечить процессор или генератор тактовых импульсов.

Для связи с синхронными периферийными устройствами применяется УСПП. Его работа аналогична работе УАПП, за исключением того, что данные передаются синхронно по отношению к символу синхронизации sync. Приемник УСПП сравнивает полученные данные о содержимым внутреннего регистра до тех пор, пока не обнаружит соответствия. После этого прием выполняется синхронно. Передатчик посылает символ sync, за которым следует передача в синхронном режиме. Для работы УСПП необходимо поступление сигналов синхронизации. Большинство режимов управления и признаков состояния УАПП имеется и в УСПП. В состав УСПП могут также входить регистры для хранения символов синхронизации и заполнения (fill character). Символ заполнения передается в тех случаях, когда никакие другие данные не доступны.

В отличие от указанных выше простых схем, УАПП и УСПП являются БИС, выполненными по МОП-технологии. Эти устройства работают с меньшей скоростью, чем схемы ТТЛ, имеют малые значения выходного тока и требуют иных способов тактирования и подачи питающего напряжения, чем устройства ТТЛ. Изготовители микропроцессоров часто поставляют УАПП и УСПП, которые совместимы с конкретными процессорами. Тем не менее разработчик должен осторожно попользовать УАПП и УСПП в микропроцессорной системе и учитывать их временнйе характеристики.