摘要：為了滿足定點(diǎn)剖面測(cè)量系統(tǒng)多個(gè)串口通信的需要，設(shè)計(jì)了一種基于ATmegal28L的多串口擴(kuò)展電路。詳細(xì)介紹了該電路的硬件設(shè)計(jì)和部分軟件代碼。該電路將TI公司的異步串口芯片TLl6C754用于ATmegal128L的串口擴(kuò)展，可以擴(kuò)展4路串口。擴(kuò)展的串口分別與海流計(jì)、CTD、浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)、水聲通信系統(tǒng)連接，進(jìn)行串口通信，傳送控制指令和測(cè)試數(shù)據(jù)。實(shí)際應(yīng)用證明，該電路設(shè)計(jì)可靠，穩(wěn)定性好，解決了ATmegal128L在串行通信系統(tǒng)中的串口數(shù)量的局限性。

關(guān)鍵詞：ATmegal28L； 串口擴(kuò)展； TLl6C754； 定點(diǎn)剖面

中圖分類號(hào)：TN71034文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1004373X(2012)04019802

Design of fixed point section measuring system based on multiserialport expansion technology

XU Liangbo

(710 Institute， CSIC， Yichang 443003， China)

Abstract： In order to provide the communication of multiple serialports for the fixed point section measuring system， the multiserialport expansion circuit based on ATmegal128L is designed. The hardware design and partial software codes is introduced in detail. The asynchronous serialport chip TLl6C754 of TI Corporation is adopted in the circuit expansion for Tmegal128L， which can be extend to four serial ports. The ATmegal128L connects and communicates with the ocean current meter，CTD， buoyancy adjusting system， underwater sound communication system by the serial ports. The control orders and test data are transferred between ATmegal128L and the equipments. Practical application proves that the circuit is stable and reliable， and overcomes the limitation of serialport quantity of ATmegal128L.

Keywords： ATmegal128LL; serial port expansion; TLl6C754; fixed point section

收稿日期：20110926

基金項(xiàng)目：國(guó)家“863”計(jì)劃資助項(xiàng)目（2006AA09A308）定點(diǎn)剖面測(cè)量系統(tǒng)是一種具備自動(dòng)升降功能的錨系剖面觀測(cè)系統(tǒng)［1］，測(cè)量平臺(tái)可沿系留鋼索任意移動(dòng)、進(jìn)行剖面數(shù)據(jù)的循環(huán)采集，通過串口控制CTD［2］、海流計(jì)［3］、浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)、水聲通信系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作，獲取海洋水體中不同剖面參數(shù)，并將測(cè)量結(jié)果存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中［4］，打撈出水后通過串口通信將測(cè)量數(shù)據(jù)讀出。定點(diǎn)垂直剖面測(cè)量系統(tǒng)串口通信框圖［5］如圖1所示，由于該系統(tǒng)集成了較多的測(cè)試設(shè)備，用到的串口較多，需要進(jìn)行串口擴(kuò)展，系統(tǒng)選用TI公司的TL16C754芯片來擴(kuò)展系統(tǒng)的串口，TL16C754芯片由4路異步通信單元構(gòu)成，每個(gè)通路都可以執(zhí)行從外設(shè)接收數(shù)據(jù)的串/并行轉(zhuǎn)換和CPU發(fā)送數(shù)據(jù)的并/串轉(zhuǎn)換［6］。

1硬件設(shè)計(jì)

TLl6C754是T1公司生產(chǎn)的通用異步通信芯片，包含4個(gè)增強(qiáng)的TLl6C750異步通信單元［2］；每個(gè)通道具有獨(dú)立控制發(fā)送和接收；每個(gè)通道具有16 B先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO［7］；具有可編程的串行數(shù)據(jù)發(fā)送格式；最高可達(dá)1 MBoud/s的波特率，波特率發(fā)生器可編程。主要引腳功能如下：A0～A2為片內(nèi)寄存器的選擇信號(hào)；DO～D7為雙向8位數(shù)據(jù)線；CSA，CSB，CSC，CSD為片選信號(hào)，分別使能4個(gè)串行口讀/寫操作；INTA～I(xiàn)NTD為4個(gè)串行口中斷輸出；RXA～RXD為串行數(shù)據(jù)輸入引腳；TXA～TXD為串行數(shù)據(jù)輸出引腳；TLl6C754內(nèi)部共有12個(gè)寄存器，這些寄存器分別用來實(shí)現(xiàn)通信參數(shù)的設(shè)置、數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收以及中斷管理等。

圖1定點(diǎn)剖面測(cè)量系統(tǒng)串口通信框圖單片機(jī)ATmega128L［3］與TLl6C754的硬件接口如圖2所示。TLl6C754的數(shù)據(jù)口與ATmega128L數(shù)據(jù)口相連，TLl6C754的片內(nèi)寄存器的選擇信號(hào)A0，A1，A2分別與ATmega128L的地址線A0，A1，A2相連，ATmega128L的地址線和讀/寫信號(hào)通過CPLD的經(jīng)過邏輯轉(zhuǎn)換后分別連接TL16C754的片選信號(hào)和讀/寫信號(hào)［8］，TL16C754中斷信號(hào)INTA，INTB，INTC，INTD分別接ATmega128L的中斷口INT0，INT1，INT2，INT3。在定點(diǎn)剖面測(cè)量系統(tǒng)中［9］，擴(kuò)展的4個(gè)串口分別與CTD、海流計(jì)、浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)和水聲通信系統(tǒng)相連［10］。

圖2Atmegal28L串口擴(kuò)展電路框圖2軟件設(shè)計(jì)

（1） TL16C554初始化。系統(tǒng)上電后需對(duì)TL16C554進(jìn)行初始化，設(shè)置波特率、傳輸數(shù)據(jù)的幀格式、中斷允許位以及FIFO的控制等。以串口A為例串口的初始化程序如下：

void RS232AInit() /* 串口A初始化 */

（2） 系統(tǒng)軟件流程。系統(tǒng)軟件流程如圖3所示，布放到達(dá)設(shè)定的水深后，系統(tǒng)上電工作，進(jìn)入工作流程，控制系統(tǒng)通過串口指令控制浮力調(diào)節(jié)減小浮力，測(cè)量平臺(tái)開始下降，在下降過程中，控制系統(tǒng)通過串口指令控制海洋設(shè)備測(cè)量海洋剖面參數(shù)并將數(shù)據(jù)記錄到大容量FLASH中，測(cè)量平臺(tái)到達(dá)設(shè)定海水深度后，增加浮力直到系統(tǒng)上浮，在上浮過程中，控制系統(tǒng)控制海洋設(shè)備測(cè)量海洋剖面參數(shù)［4］，測(cè)試結(jié)束后系統(tǒng)斷電。

3結(jié)語

在實(shí)際的應(yīng)用中，串行通信在智能儀器系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信中一直扮演極重要的角色具有線路簡(jiǎn)單，應(yīng)用靈活，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，它不僅沒有因?yàn)榧夹g(shù)的進(jìn)步而被淘汰，反而呈現(xiàn)向速度等極限挑戰(zhàn)的趨勢(shì)，定點(diǎn)剖面測(cè)量系統(tǒng)使用異步串行芯片TLl6C554A完成了對(duì)ATmega128L的4路串口擴(kuò)展，實(shí)踐證明，該硬件接口簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、功耗小，可以推廣到其他的低功耗嵌入式系統(tǒng)中。

圖3定點(diǎn)剖面測(cè)量系統(tǒng)軟件框圖參考文獻(xiàn)

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