单片机系统多串行口设计技术

以上八种多串口的设计方法可以归纳为五种设计思想：

①直接从ＣＰＵ上下手，选择多串行口单片机；

②挖掘器件本身的资源，在ＣＰＵ　Ｉ／Ｏ口线上用软件模拟串行口；

③使用功能电路实现串、并转换；

④使用功能电路将一路高速串行口分解为多路低速串行口；

⑤通过分时复用实现一路到多路的切换。

针对这几种不同的设计思想和其具体的实现方法，在应用时该如何选择，不但要依据以上几种方法的软硬件复杂度、ＣＰＵ时间开销、实时性和可靠性，还要依据应用系统中所需串行接口的总路数、各个串口之间的独立性和波特率，以及现有的开发条件和综合成本指标。选择时要根据各种因素进行综合权衡。要在能实现所要求功能的基础上，充分利用现有资源、降低系统的复杂度、提高可靠性，力求使设计代价最小、总体成本最低。当然，这些方法的选择应该灵活多样，不必拘泥于一种方法，也可以因地制宜地选择几种方法的组合。

４　应用举例

在某型无人机飞行控制器设计中，ＣＰＵ选用的是８０Ｃ１９６ＫＣ。ＣＰＵ上原有的一路串口用于遥控遥测。为了测量飞机的航向角。系统中应用了数字罗盘ＨＭＲ３０００。该传感器为串口接口，波特率为１９２００，输出数据为ＮＭＥＡＣ１８３格式，每秒２０帧，每帧３５字节，为此需要给控制器增加一路全双工异步串行接口。

基于对以上８种设计方法的比较与分析，在权衡系统的软硬件复杂度之后，选用了第四种方法，即利用１６Ｃ５５０可编程通讯控制器扩展出一路串行口。专门与该传感器通讯。１６Ｃ５５０使用了ＦＩＦＯ功能，在接收１４个字节后向ＣＰＵ提出一次中断请求。这样ＣＰＵ最多中断４次就可以全部接收一帧姿态测量数据。控制器的软件对ＨＭＲ３０００一帧输出数据的解码时间仅为１．１８７ｍｓ，ＣＰＵ的负担并不大。ＣＰＵ、１６Ｃ５５０和ＨＭＲ３０００的连接电路如图１所示。

图１ 可编程通讯控制器１６Ｃ５５０与单片机系统的接口电路图