80C196MC的外設(shè)事務(wù)服務(wù)器及其應(yīng)用

摘要：介紹利用專用于電機(jī)控制的16位單片機(jī)80C196MC的外設(shè)事務(wù)服務(wù)器PTS在變頻器中實(shí)現(xiàn)異步串行通信的方法。重點(diǎn)介紹PTS和普通中斷的差別及程序設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題，同時(shí)給出通用變頻器通信協(xié)議及程序框圖。

引言

變頻器在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。為了能實(shí)現(xiàn)整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制，同時(shí)能監(jiān)視多臺(tái)變頻器的運(yùn)行狀況，方便地對(duì)單一變頻器或多臺(tái)變頻器實(shí)行啟停、正反轉(zhuǎn)、升降速、參數(shù)設(shè)置等操作是非常必要的。本文介紹利用變頻器的主控芯片80C196MC內(nèi)的外設(shè)事務(wù)服務(wù)器PTS在變頻器中實(shí)現(xiàn)異步串行通信的方法。

1 關(guān)于外設(shè)事務(wù)服務(wù)器PTS

1.1 PTS和普通中斷

90C196MC高性能16位單片機(jī)內(nèi)部“嵌入”了各種以往被認(rèn)為是“外圍設(shè)備”的電路。外設(shè)事務(wù)服務(wù)器PTS（Peripheral Transaction Server）就是一種被嵌入的“外設(shè)”。它是一種微代碼硬件中斷處理器，對(duì)中斷可提供一種類似于DMA（直接存儲(chǔ)器訪問）的響應(yīng)，其CPU 的開銷比普通中斷系統(tǒng)（基于上是一種軟件中斷服務(wù)系統(tǒng)）要少得多。為便于理解PTS的工作過(guò)程，圖1示出了PTS和普通中斷流程的主要差別。從圖1可以看出：

①PTS的執(zhí)行是靠CPU硬件微代碼來(lái)完成的；而普通中斷是靠中斷正常的程序，由PC入棧、現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)、用戶服務(wù)程序、恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)與PC出棧來(lái)完成。顯然后者對(duì)CPU的開支要比前者多得多。

②通常中斷所做的是相同的工作，如不斷的連續(xù)A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)組的傳遞、通信的多字節(jié)傳遞等。PTS正利用這點(diǎn)，由一個(gè)程序啟動(dòng)PTS，讓之在PTS計(jì)數(shù)器單元控制下不中斷正常程序靠硬件微代碼（即類似DMA的插入）來(lái)分時(shí)完成，在PTS計(jì)數(shù)單元完成后轉(zhuǎn)化為一次普通中斷，通過(guò)普通中斷進(jìn)行一系列PTS完成后的結(jié)果處理。

③在80C196MC中，PTS優(yōu)先級(jí)總是比普通中斷優(yōu)先級(jí)要高，并且有近16個(gè)中斷源，對(duì)應(yīng)用16位的允許位和響應(yīng)位的字寄存器進(jìn)行各自控制；同時(shí)，PTS和普通中斷是各位相對(duì)應(yīng)的，這樣使得PTS完成后轉(zhuǎn)化為一次普通中斷就變得很簡(jiǎn)單。

④在80C196MC中，與PTS有關(guān)的控制有：總允許位PSW.10以及各中斷源的選擇位PTSSEL寄存器。其中PSW.10通過(guò)EPTS指令置位，允許PTS服務(wù)。與普通中斷有關(guān)的控制有：總允許位PSW.9以及中斷屏蔽寄存器INT-MASK。

1.2 PTS實(shí)現(xiàn)串行輸入/輸出模式

80C196MC沒有硬件通用異步收發(fā)器UART，但是利用專門的PTS模式可以方便且低軟件開銷地實(shí)現(xiàn)串行輸入和輸出功能。既可實(shí)現(xiàn)異步SIO（ASIO）功能，也可實(shí)現(xiàn)同步SIO（SSIO）功能。采用16MHz晶振，用PTS完成波特率為9600的半雙工串行輸入輸出時(shí)，CPU的的開銷只有4%左右。

PTS SIO模式占用2個(gè)控制塊，每個(gè)控制塊包含8個(gè)8位寄存器，如圖2所示。

這2個(gè)控制塊的地址不一定是連續(xù)的，但它們都應(yīng)在寄存器RAM區(qū)內(nèi)，控制塊首地址都應(yīng)能被8整除。

2 程序設(shè)計(jì)

采用80C196MC異步串行輸入/輸出模式實(shí)現(xiàn)變頻器與計(jì)算機(jī)之間的通信，其初始化程序主要包括P2端口和定時(shí)器的初始化以及PTS SIO模式初始化等。

首先將接收端的CAPCOMP1設(shè)置為下降沿捕獲方式。當(dāng)CAPCOMP1捕捉到起始位的前沿后，進(jìn)入接收中斷服務(wù)子程序，其程序流程如圖3所示。

下面介紹程序中應(yīng)注意的要點(diǎn)：

①接收程序中，采用EPA CAPCOMP1捕獲/比較模塊。它首先利用其捕獲功能造成1次普通中斷，而不是1個(gè)PTS周期。在這次啟動(dòng)中斷中，把CAPCOMP1模塊切換成比較方式，啟動(dòng)PTS周期。

②10個(gè)PTS周期后，將產(chǎn)生1次END of PTS中斷。該中斷與啟動(dòng)斷共享1個(gè)中斷向量，因此，在該中斷服務(wù)程序中必須判斷本次中斷是啟動(dòng)中斷還是END-of-PTS中斷。區(qū)分的依據(jù)可以是CAPCOMP1 CON.6（CE位）：若CE=0，模塊為捕獲方式，表明是啟動(dòng)中斷；反之，模塊已切換為比較方式，表明是END-of-PTS中斷。

③END-of-PTS中斷服務(wù)中，必須禁止捕獲/比較模塊，并清除相應(yīng)中斷是掛位。為繼續(xù)接收或發(fā)送后續(xù)的數(shù)據(jù)幀，在退出中斷前必須重新設(shè)置捕獲/比較模塊的方式以及PTSCB中的PTSCOUNT-PTSCON1、DATA等寄存器；必須重置PTSSEL的相應(yīng)位，允許相應(yīng)的PTS服務(wù)。

④在發(fā)送任何數(shù)據(jù)前，用于TXD的端口（P2.0）引腳必須初始化為“1”；向TXD腳寫“0”，即上當(dāng)于發(fā)起始位，整個(gè)數(shù)據(jù)的傳輸過(guò)程就開始了。

3 通信協(xié)議

上位機(jī)（計(jì)算機(jī)）與下位機(jī)（變頻器）之間每次通信均是7個(gè)字節(jié)，每個(gè)字節(jié)8位。其通信協(xié)議格式如下所示：

STXADDRCM1CM2DATA1DATA2BCC報(bào)頭地址命令1命令2數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2異或校驗(yàn)

其中，報(bào)頭STX=02H，地址ADDR為下位機(jī)（變頻器）的編號(hào)，BCC為各幀數(shù)據(jù)異或后的結(jié)果。下面結(jié)合不同的操作分別介紹其它各幀的含義。

3.1 讀數(shù)據(jù)

根據(jù)變頻器參數(shù)的不同使用級(jí)別，將其參數(shù)分為F、P、E三級(jí)數(shù)據(jù)：F組數(shù)據(jù)主要為用戶常用的一級(jí)參數(shù)，如給定頻率等；P組數(shù)據(jù)為專業(yè)用戶或廠內(nèi)的整定數(shù)據(jù)，如閉環(huán)PID參數(shù)等；E組數(shù)據(jù)為顯示及當(dāng)前狀態(tài)的臨時(shí)參數(shù)與數(shù)據(jù)，如輸出頻率、輸出速度等。

CM1：0FXH（X表示變頻器參數(shù)組號(hào)）

F0：讀取F組數(shù)據(jù)

【80C196MC的外設(shè)事務(wù)服務(wù)器及其應(yīng)用】相關(guān)文章：

ADμC812的串行外設(shè)接口（SPI）及其應(yīng)用03-18

服務(wù)器集群技術(shù)及其在視頻網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用03-18

80C196MC在中頻感應(yīng)電源中的應(yīng)用03-18

矩陣的分解及其應(yīng)用03-07

EDA技術(shù)及其應(yīng)用03-19

鈦合金的特性及其應(yīng)用03-01

矩陣函數(shù)的性質(zhì)及其應(yīng)用03-07

矩陣對(duì)角化及其應(yīng)用03-07

矩陣的廣義逆及其應(yīng)用03-07