15. Контроллер последовательного интерфейса rs232c (com-порт). Регистры контроллера, программирование контроллера.
В ВТ используются периферийные устройства, передающие или принимающие информацию в последовательном коде. Для организации и обеспечения такой передачи широко используется внешний последовательный интерфейс RS-232C. Одним из преимуществ использования интерфейса RS-232C является возможность передачи данных между устройствами, удаленными на большие расстояния.
Интерфейс RS-232C применяется для синхронной и асинхронной передачи данных в дуплексном режиме. Контроллером интерфейса в ПК является коммуникационный порт (COM-порт). Этот порт обеспечивает только асинхронный обмен по интерфейсу RS-232C. Обычно в состав ПК входят два последовательных порта СОМ1 и СОМ2, реже встречаются ПК с 4-я COM-портами. Они занимают в адресном пространстве ввода-вывода ПК по 8 адресов каждый для адресации регистров порта по стандартным базовым адресам: COM1-3F8h (INT Ch), COM2-2f8h (INT Bh), COM3-3E8h (INT 73h), COM4-2E8h (INT 72h).
В COM-портах основной микросхемой является специализированная БИС UART (обычно i8250 или 16550A). Микросхемы UART с программной точки зрения представляют собой набор регистров, доступ к которым определяется адресом (смещением адреса регистра относительно базового адреса порта) и значением бита 7 регистра LCR (регистра управления линией).
Рассмотрим назначение регистров COM-порта.
При инициализации задается режим и параметры передачи работы (длина передаваемого слова, число стоповых бит и т.д.). Они заносятся в регистр управления и регистр скорости передачи. Некоторые регистры имеют одинаковые адреса. Поэтому конкретное обращение к регистрам с одинаковыми адресами зависит от регистра управления и начинать инициализацию следует с него.
B7=1
B7=0
B7=1 RxD
B7=0
TxD
B7=0
Назначение регистров БИС UART.
Передатчик - промежуточный регистр данных передатчика (только для записи). Данные, записанные в регистр, будут пересланы в выходной сдвигающий регистр (когда он будет свободен), из которого поступят на выход при наличии разрешающего сигнала #CTS. Бит 0 передается (и принимается) первым. При длине посылки менее 8 бит старшие биты игнорируются.
Приемник - буферный регистр принимаемых данных (только для чтения). Данные, принятые входным сдвигающим регистром, откуда они могут быть считаны процессором. Если к моменту окончания приема очередного символа предыдущий не был считан из регистра, фиксируется ошибка переполнения. При длине посылки менее 8 бит старшие биты в регистре имеют нулевое значение.
Регистр младшего байта делителя частоты (скорости передачи). Делитель определяется формуле D=115200/V, где V- скорость передачи (бит/с). Входная частота синхронизации 1,8432 МГц делится на заданный коэффициент, после чего получается 16-кратная частота передачи данных.
Регистр старшего байта делителя частоты (скорости передачи).
Регистр разрешения прерываний и регистр идентификации прерываний используются только в процедурах, в которых необходимо использовать режим прерывания при передаче данных по интерфейсу RS-232C.
Регистр разрешения прерываний. Единичное значение бита разрешает прерывание от соответствующего источника. Назначение бит регистра разрешения прерываний:
биты [7 : 4] = 0 - не используются;
бит 3 - по изменению состояния модема (любой из линий #CTS, #DSR, RI, DCD);
бит 2 - по обрыву (ошибке) линии;
бит 1 - по завершении передачи (передатчик свободен);
• бит 0 - по приему символа (получены данные в приемнике).
Если прерывания разрешены, то при появлении соответствующей ситуации, заданной в регистре разрешения прерываний, в регистр идентификации прерываний в биты В2 и В1 заносится тип прерывания (00 – изменение состояние модема; 01 – передан символ и передатчик пуст; 10 – получены данные для приема микропроцессором; 11 – поступило условие обрыва линии или ошибка приема. При этом бит В0 устанавливается в «1», и формируется аппаратное прерывание (сигнал на линиях IRQ3 или IRQ4). Регистр идентификации прерываний используется только для чтения. Для упрощения программного анализа UART выстраивает внутренние запросы прерывания по четырехуровневой системе приоритетов. Порядок приоритетов (по убыванию): состояние линии, прием символа, освобождение регистра передатчика, состояние модема. При возникновении условий прерывания UART указывает на источник с высшим приоритетом до тех пор, пока он не будет сброшен соответствующей операцией. Только после этого будет выставлен запрос с указанием следующего источника.
Регистр управления обменом (регистр настройки параметров передачи по интерфейсу).
бит В7 – управление доступом к регистрам с одинаковыми адресами;
бит В6 – формирование обрыва линии (посылка нулей);
бит В5 – принудительное формирование бита паритета:
а) В5=0 – контрольный бит генерируется в соответствии с заданными условиями паритета выводимого символа;
б) В5=1 – постоянное значение контрольного бита (при В4=1 – нулевое, при В4= 0 – единичное);
бит В4 – выбор типа контроля: 0 – контроль на нечетность, 1 – контроль на четность;
бит В3 – разрешение контрольного бита: 0 – контрольный бит запрещен, 1 – контрольный бит разрешен;
бит В2 – количество стоп- бит: 0 – 1 стоп-бит, 1 – 2 стоп – бита.
биты [1 : 0] – количество бит данных: 00 – 5 бит, 01 – 6 бит, 10 – 7 бит, 11 – 8 бит.
Регистр состояния обмена. Формат регистра:
бит В7=1 – тайм-аут (ошибка принятых данных в режиме FIFO). В режиме не FIFO бит В7 всегда равен 0;
бит В6=1 – регистр передатчика пуст, передача закончена, данных для передачи нет;
бит В5=1 – буферный регистр передачи пуст и готов принять данные для передачи;
бит В4=1 – обнаружен обрыв линии (постоянная передача нулей);
бит В3=1 – ошибка кадра (неверный стоп-бит);
бит В2=1 – ошибка паритета (ошибка контрольного бита);
бит В1=1 – ошибка переполнения при приеме (принят очередной символ раньше, чем прочитан предыдущий, при этом предыдущий символ теряется);
бит В0=1 – полученные данные готовы для чтения процессором.
Регистр управления модемом. Формат регистра:
биты [7:5]=0 – не используются;
бит В4 – режим работы UART: 0 – рабочий, 1 – диагностический;
бит В3 – разрешение прерываний с помощью внешнего выхода OUT2;
• бит В2 - управление выходным сигналом OUT1 (в рабочем режиме не используется);
бит В1 - управление выходом #RTS;
бит В0 - управление выходом #DTR.
Регистр состояния модема.. Регистр фиксирует состояние и изменение состояний линий управления интерфейса. Формат регистра:
бит В7 – состояние линии DCD;
бит В6 – состояние линии RI;
бит В5 – состояние линии #DSR;
бит D4 – состояние линии #CTS;
бит В3 – изменение состояния линии DCD;
бит В2 – изменение состояния линии RI;
бит В1 – изменение состояния линии #DSR ;
бит В0 - изменение состояния линии #CTS.
Признаки изменения биты [3:0] сбрасываются по чтению регистра.