基于TL16C554的水情中心站多路数据接收

摘要：在水情自动测报系统中，常常要求中心站和各路终端共享遥测数据，为此使用了TI公司的4通道异步收发器集成芯片TL16C554对AT89S8252进行串口扩展，实现中心站和各终端的多路数据的接收与发送。 关键词：中心站 多路数据 TL16C554 异步串行通信 1 引 言 水情自动测报系统一般由中心站、中继站和遥测站组成。水情自动测报系统的中心站用来接收遥测站（或经中继站转发）的数据并进行解调、存储和处理，通过数据库和应用软件实现防汛调度需求。其中中心站一般由接收天线、馈线、避雷器、无线接收机（电台）、解码器、工业控制计算机（或PC）组成。 为了满足水情、城市防洪计算机监控等遥测遥控系统中心站的数据交换的需要，常常要求几个终端共享遥测数据，即要求把中心站获取的数据资料通过无线或有线信道，传送到各个共享数据的终端，而各个终端也可以与中心站进行数据交换。最为常用的是采用异步串行通信方式，实现中心站与各终端的多路数据的接收与发送。 2 系统设计 2.1 TL16C554 在异步串行通信中，一般都要求设备的串行口要符合RS-232、RS-485等串行通信标准，并按该标准定义的信号进行信息控制和数据传输，能够实现该功能的集成电路通常称为UART，即通用异步接收器/发送器。利用At89s8252构成主从式多机串行通信系统时发现，主机At89s8252一方面要和从机通讯，另一方面还要和终端机通讯，此时便有必要进行串口扩展，同时多台从机有可能同时与主机传送数据，此时采用4通道异步收发器TL16C554显然是一种较好的选择。 TL16C554是TI公司生产的4通道异步收发器集成芯片，它的每个通道能从外围设备或MODEM接收数据，实现串-并转换；同时它也可从CPU端接受数据，实现并-串转换。在FIFO模式下，传输和接收前将数据缓冲为16字节数据包，减少了CPU的中断数量。内部包含4片改良的16C550异步传输器件，使得串行I/O更加可靠，每个信道可实现串行和并行两种连接方式的转换，每个信道的状态可以通过CPU的操作读取，可以获取操作情况或任何的错误状态。三态输出为双向数据总线和控制总线提供TTL驱动能力、优先级中断系统控制、可编程的串行接口特性。 TL16C554的主要特点如下：(1)由4个带有逻辑控制的TL16C550异步通信单元组成；(2)最高可达1 Mbps的波特率,具有可编程的波特率发生器,便于灵活选择数据收发频率；(3)具有16字节的收发FIFO 缓冲器；(4)具有可独立控制的发送、接收、线路状态和MODEM 状态中断；(5)具有全双工的接收发送线路,可独立进行接收发送控制；(6)全面的线路状态报告功能；(7)充分分级的中断系统控制；(8)三态TTL电平输出。 TL16C554有68引脚PLCC和80引脚TQFP两种封装形式，各个引脚的功能为：A0～A2为片内寄存器的选择信号端；D0～D7为双向8位数据线；IOR为读选通端（低电平有效）；IOW为写选通端（低电平有效）；INTA～INTD为中断A、B、C、D（高电平有效）；CSA～CSD为片选A、B、C、D（低电平有效）；XTAL1、XTAL2为外部时钟端，该两脚可接晶振或外部时钟信号；RXA～RXD为串行输入A、B、C、D端；TXA～TXD为串行输出A、B、C、D端；RXRDY为接收准备好信号端（低电平有效）；TXRDY为发送准备好信号端（低电平有效）。 2.2 系统框图 利用TL16C554实现中心站与各终端之间多路数据接收的系统框图如图1所示,数据采集器将采集到的水文数据存储在单片机里，这里的主控MCU使用的是ATMEL公司的AT89S8252。主控MCU要完成的工作是将收集到的水文信息存储到本地计算机，同时通过TL16C554的4个异步串行口向各个电台发送，另外也可以通Internet向远程计算机发送。四个电台也能通过四个Modem向本地PC发送信息。 2.3 硬件电路图 下面介绍一下中心站多路数据接收的硬件电路图。图3中，TL16C554的数据线D0～D7直接与AT89S8252的P0口相连；TL16C554的片内寄存器选择线A2～A0经过地址锁存器74HC373接AT89S8252的低位地址P0.2～P0.0，此时AT89S8252对TL16C554片内寄存器的读写操作同对外部RAM读写一样。TL16C554 的片选CSA～CSD 分别接P1.0～P1.3，这样可以通过对P1.0～P1.3的清零来选通通道A～D。TL16C554 的中断线INTA～INTD 分与AT89S8252的P1.4～P1.7相连，并经过一个四输入或非门接AT89S8252的INT0。这样当多个串口同时使用时，任一个指定通信事件的出现都将使UART产生一次通信中断，并触发外部INT0中断。在中断服务子程序中，通过对P1.4～P1.7的检测来确定中断到底来自于哪个口，并完成相应的数据处理。TL16C554的IOR、IOW和RESET直接与AT89S8252的RD、WR和RESET相连，串行输出口A通过调制解调器MC145442与电台J1相连，由于B、C、D口与电台连接方式雷同，故省略未画出。 3 软件设计 系统软件设计的重要部分就是TL16C554 的初始化。系统上电后,应分别初始化要使用的每一个通道,并对其内部13个寄存器的读写、波特率、数据帧格式以及FIFO 控制等进行设置。下面是TL16C554 的初始化程序: ini16554 : mov dptr , # 0fffbh ;指向线性控制寄存器 mov a , # 80h movx @dptr ,a anl dpl , # 0f8h mov a , # 0ch movx @dptr ,a ;送波特率常数9600 inc dpl clr a movx dptr ,a ;送波特率常数高位00 inc dpl inc dpl mov dptr , # 0fffbh mov a , # 03h ;设置数据帧格式,数据位8 位,1个停止位 movx @dptr ,a inc dpl ;modem 控制器bit3 控制中断 正确产生 mov a , # 02bh movx @dptr ,a anl dpl , # 0f8h orl dpl , # 02h mov a , # 083h movx @dptr ,a ;接收FIFO 有效, 8个字节一次中断 anl dpl , # 0f8h orl dpl , # 01h ; IER 中断允许控制器 mov a , # 001h movx @dptr ,a ;接收缓冲区有数中断 ret 4 结束语 实验表明，上述软硬件设计可以实现四路串行信号的可靠及时异步收发服务。而且利用TL16C554及AT89S8252构成的串口扩展系统，硬件接口简单，使用经济，并且数据传输距离可远可近。这种主从式多机串行通信系统已被应用到实际系统中，该电路稳定可靠，具有一定的应用价值。