uart 16550 что это
16550 UART
16550 UART (англ. universal asynchronous receiver/transmitter ) — это интегральная микросхема для организации связи посредством последовательного интерфейса, разработанная корпорацией National Semiconductor. Она часто используется в IBM PC-совместимых компьютерах, где она обычно соединяется с интерфейсом RS-232.
Микросхема первоначально выпускалась корпорацией National Semiconductor. Другими производителями выпускались чипы с похожими названиями и разной степенью совместимости с оригинальной микросхемой от National Semiconductor. Последовательный интерфейса UART, совместимый на уровне регистров с 16550, обычно является составной частью многофункциональных плат ввода-вывода для IBM PC-совместимых и других компьютеров.
Замена установленной производителем микросхемы 8250 UART стала обыденной процедурой по усовершенствованию для владельцев IBM PC, XT и совместимых компьютеров, после того, как на рынке стали появляться высокоскоростные модемы. Владельцы этих компьютеров обнаружили, что при обмене данными на скоростях выше 9600 бод по последовательному порту, компьютер не мог обрабатывать непрерывный поток данных без потери символов. Замена микросхемы 8250, имевшей всего 1 байт входного буфера, на 16550 с перенастройкой ПО на работу с новым чипом с поддержкой FIFO решали эту проблему: повышалась стабильность и надёжность соединения.
Основные функции 16550:
Программная и аппаратная части 16550 обратно совместимы с более ранними микросхемами 8250 UART и 16450 UART. Последняя версия микросхемы, разработанная National Semiconductor в 1995 году, имеет шифр 16550D.
К сожалению, в первоначальном варианте микросхемы 16550 была допущена аппаратная ошибка, из-за которой невозможно было получить доступ к этому буферу. В следующей реализации 16550A эта ошибка была исправлена. Многие производители не стали использовать новое название, кодируя обновленный чип прежним названием 16550.
При аппаратном контроле потока FIFO-буфер также используется, однако это не столь критично: в случае отсутствия этого буфера данные не теряются, а лишь происходит задержка в их передаче, т.е. снижается фактическая скорость передачи.
MIPSfpga и UART
Прошло чуть больше месяца с тех пор, как я портировал open source модуль UART16550 на шину AHB-Lite. Писать об этом на тот момент было несколько не логично, так как еще не была опубликована статья про прерывания MIPSfpga.
Если вы опытный разработчик, то для вас только одна полезная новость: UART16550 добавлен в состав системы MIPSfpga-plus, дальше можете не читать. А тем, кого интересует разобранный пример использования этого модуля — добро пожаловать под кат.
Введение
Предполагается, что читатель:
Что такое UART16550
История появления этой микросхемы неплохо описана в [L5], найти документацию на нее можно в google [L6], для нас важно другое:
Основные особенности реализации
Пример
Порядок запуска
проверить, что в файле mfp_ahb_lite_matrix_config.vh установлена следующая настройка [S3]:
в файле main.c установить [S10]:
выполнить сборку программы и ее запуск в симуляторе:
Описание программы и конфигурации системы
при запуске производится настройка UART16550 [S12]:
настройка прерываний [S13] (детально разобрана в [L12]):
обработка прерывания предполагает проверку того, что оно вызвано именно наличием данных во входящем FIFO [S14]:
после чего следует их чтение (до тех пор, пока FIFO не опустеет) и вывод [S15]:
ниже представлен результат работы программы. Так как при настройке модуля мы выставили режим срабатывания прерывания после приема 4х символов, то передача на время прерывается для приема. Оставшиеся символы получены нами после еще одного такого же прерывания, но которое уже было вызвано не наличием 4х символов в очереди, а не пустой очередью и таймаутом (контроллер понял, что больше символов не будет и сообщил, что очередь не пустая);
для программы 05_uart прием выполняется уже после завершения передачи, все это время принятые данные ждут в FIFO приемника:
Благодарности
Автор выражает благодарность коллективу переводчиков учебника Дэвида Харриса и Сары Харрис «Цифровая схемотехника и архитектура компьютера», компании Imagination Technologies за академическую лицензию на современное процессорное ядро и персонально Юрию Панчулу YuriPanchul за его работу по популяризации MIPSfpga.
16550 UART
Из Википедии — свободной энциклопедии
16550 UART (англ. universal asynchronous receiver/transmitter ) — это интегральная микросхема для организации связи посредством последовательного интерфейса, разработанная корпорацией National Semiconductor. Она часто используется в IBM PC-совместимых компьютерах, где она обычно соединяется с интерфейсом RS-232.
Микросхема первоначально выпускалась корпорацией National Semiconductor. Другими производителями выпускались чипы с похожими названиями и разной степенью совместимости с оригинальной микросхемой от National Semiconductor. Последовательный интерфейса UART, совместимый на уровне регистров с 16550, обычно является составной частью многофункциональных плат ввода-вывода для IBM PC-совместимых и других компьютеров.
Замена установленной производителем микросхемы 8250 UART стала обыденной процедурой по усовершенствованию для владельцев IBM PC, XT и совместимых компьютеров, после того, как на рынке стали появляться высокоскоростные модемы. Владельцы этих компьютеров обнаружили, что при обмене данными на скоростях выше 9600 бод по последовательному порту компьютер не мог обрабатывать непрерывный поток данных без потери символов. Замена микросхемы 8250, имевшей всего 1 байт входного буфера, на 16550 с перенастройкой ПО на работу с новым чипом с поддержкой FIFO решали эту проблему: повышалась стабильность и надёжность соединения.
Основные функции 16550:
Программная и аппаратная части 16550 обратно совместимы с более ранними микросхемами 8250 UART и 16450 UART. Последняя версия микросхемы, разработанная National Semiconductor в 1995 году, имеет шифр 16550D.
MIPSfpga и UART
Прошло чуть больше месяца с тех пор, как я портировал open source модуль UART16550 на шину AHB-Lite. Писать об этом на тот момент было несколько не логично, так как еще не была опубликована статья про прерывания MIPSfpga.
Если вы опытный разработчик, то для вас только одна полезная новость: UART16550 добавлен в состав системы MIPSfpga-plus, дальше можете не читать. А тем, кого интересует разобранный пример использования этого модуля — добро пожаловать под кат.
Введение
Предполагается, что читатель:
Что такое UART16550
История появления этой микросхемы неплохо описана в [L5], найти документацию на нее можно в google [L6], для нас важно другое:
Основные особенности реализации
Пример
Порядок запуска
проверить, что в файле mfp_ahb_lite_matrix_config.vh установлена следующая настройка [S3]:
в файле main.c установить [S10]:
выполнить сборку программы и ее запуск в симуляторе:
Описание программы и конфигурации системы
при запуске производится настройка UART16550 [S12]:
настройка прерываний [S13] (детально разобрана в [L12]):
обработка прерывания предполагает проверку того, что оно вызвано именно наличием данных во входящем FIFO [S14]:
после чего следует их чтение (до тех пор, пока FIFO не опустеет) и вывод [S15]:
ниже представлен результат работы программы. Так как при настройке модуля мы выставили режим срабатывания прерывания после приема 4х символов, то передача на время прерывается для приема. Оставшиеся символы получены нами после еще одного такого же прерывания, но которое уже было вызвано не наличием 4х символов в очереди, а не пустой очередью и таймаутом (контроллер понял, что больше символов не будет и сообщил, что очередь не пустая);
для программы 05_uart прием выполняется уже после завершения передачи, все это время принятые данные ждут в FIFO приемника:
Благодарности
Автор выражает благодарность коллективу переводчиков учебника Дэвида Харриса и Сары Харрис «Цифровая схемотехника и архитектура компьютера», компании Imagination Technologies за академическую лицензию на современное процессорное ядро и персонально Юрию Панчулу YuriPanchul за его работу по популяризации MIPSfpga.
Интерфейсы микроконтроллеров (Часть 1)
Итак что же такое интерфейс?
Вездесущая Википедия дает такой ответ: Физический (аппаратный) интерфейс — способ взаимодействия физических устройств. Чаще всего речь идёт о компьютерных портах.
Т.е. если мы попытаемся связать наш микроконтроллер с другими устройствами нам потребуется знать определенный набор правил, методов и характеристик оборудования, чтобы сделать это безболезненно. Давайте рассмотрим основные типы интерфейсов, которые мы можем встретить «на борту» микроконтроллера.
Последовательный интерфейс UART/USART
Подключать UART надо, так сказать «наоборот» RXD к TXD, а TXD к RXD как на картинке ниже:
Все сигналы UART передаются специально выбранными уровнями, обеспечивающими высокую помехоустойчивость связи. Отметим, что данные передаются в инверсном коде (логической единице соответствует низкий уровень, логическому нулю — высокий уровень. Более подробно о логических уровнях смотрите тут — www.drive2.ru/b/2528993/).
Формат передаваемых данных показан на рисунке 4. Собственно данные (5, 6, 7 или 8 бит) сопровождаются стартовым битом, битом четности и одним или двумя стоповыми битами. Получив стартовый бит, приемник выбирает из линии биты данных через определенные интервалы времени. Очень важно, чтобы тактовые частоты приемника и передатчика были одинаковыми, допустимое расхождение — не более 10%). Скорость передачи по RS-232C может выбираться из ряда: 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200 бит/с.
Последовательный периферийный интерфейс SPI
Последовательный периферийный трехпроводный интерфейс SPI (Serial Peripheral Interface) предназначен для организации обмена данными между двумя устройствами. С его помощью может осуществляться обмен данными между микроконтроллером и различными устройствами, такими, как цифровые потенциометры, ЦАП/АЦП, FLASH-ПЗУ и др. С помощью этого интерфейса удобно производить обмен данными между несколькими микроконтроллерами AVR.
Кроме того, через интерфейс SPI может осуществляться программирование микроконтроллера.
Изначально он был придуман компанией Motorola, а в настоящее время используется в продукции многих производителей. Его наименование является аббревиатурой от ‘Serial Peripheral Bus’, что отражает его предназначение — шина для подключения внешних устройств. Шина SPI организована по принципу ‘ведущий-подчиненный’. В качестве ведущего шины обычно выступает микроконтроллер, но им также может быть программируемая логика, DSP-контроллер или специализированная ИС. Подключенные к ведущему шины внешние устройства образуют подчиненных шины. В их роли выступают различного рода микросхемы, в т.ч. запоминающие устройства (EEPROM, Flash-память, SRAM), часы реального времени (RTC), АЦП/ЦАП, цифровые потенциометры, специализированные контроллеры и др.
Главным составным блоком интерфейса SPI является обычный сдвиговый регистр, сигналы синхронизации и ввода/вывода битового потока которого и образуют интерфейсные сигналы. Таким образом, протокол SPI правильнее назвать не протоколом передачи данных, а протоколом обмена данными между двумя сдвиговыми регистрами, каждый из которых одновременно выполняет и функцию приемника, и функцию передатчика. Непременным условием передачи данных по шине SPI является генерация сигнала синхронизации шины. Этот сигнал имеет право генерировать только ведущий шины и от этого сигнала полностью зависит работа подчиненного шины.
Электрическое подключение
Существует три типа подключения к шине SPI, в каждом из которых участвуют четыре сигнала.
Самое простое подключение, в котором участвуют только две микросхемы, показано на рисунке 6. Здесь, ведущий шины передает данные по линии MOSI синхронно со сгенерированным им же сигналом SCLK, а подчиненный захватывает переданные биты данных по определенным фронтам принятого сигнала синхронизации. Одновременно с этим подчиненный отправляет свою посылку данных. Представленную схему можно упростить исключением линии MISO, если используемая подчиненная ИС не предусматривает ответную передачу данных или в ней нет потребности. Одностороннюю передачу данных можно встретить у таких микросхем как ЦАП, цифровые потенциометры, программируемые усилители и драйверы. Таким образом, рассматриваемый вариант подключения подчиненной ИС требует 3 или 4 линии связи. Чтобы подчиненная ИС принимала и передавала данные, помимо наличия сигнала синхронизации, необходимо также, чтобы линия SS была переведена в низкое состояние. В противном случае, подчиненная ИС будет неактивна. Когда используется только одна внешняя ИС, может возникнуть соблазн исключения и линии SS за счет жесткой установки низкого уровня на входе выбора подчиненной микросхемы. Такое решение крайне нежелательно и может привести к сбоям или вообще невозможности передачи данных, т.к. вход выбора микросхемы служит для перевода ИС в её исходное состояние и иногда инициирует вывод первого бита данных.
При необходимости подключения к шине SPI нескольких микросхем используется либо независимое (параллельное) подключение (рис. 7), либо каскадное (последовательное) (рис. 8).