基于EPA和PTS实现串行通信的设计与应用

目前，在众多应用领域中，出现了许多所谓“智能仪表”和“智能仪器”，这些系统大多是以单片机为核心的计算机应用系统。在众多的单片机中，Intel公司的8XC196MC／MD可谓其中的佼佼者。它是16位单片机中功能最强大的单片机之一，几乎可以胜任各种测控工作，尤其在电机控制中备受青睐。然而由于8X196MC／MD单片机没有提供硬件的通用异步收发器（UART），这给用惯了UART的用户带来了一些不便。但利用专门的PTS模式，不仅可以实现串行通信，而且操作更加灵活，效率更高，CPU的开销也更小；既可以实现异步（ASIO）功能，也可以实现同步（SSIO）功能；波特率由EPA建立，包括校验位和停止位在内，收发数据格式可达16位／字符。

1 EPA和PTS概述

1．1 EPA及其工作原理

EPA（Event Processor Array，事件处理器阵列），类似于HSIO，用来处理与时间有关的输入和输出事件，但比其更灵活、更高效。在EPA中，主要提供两类模块--捕获／比较模块和独立的比较模块，用于实现捕获和比较两种功能。每个模块都与指定的一个输入／输出引脚相关联，支持其高速输入输出功能，所有模块都能产生中断。“捕获”用来捕获产生于引脚上的跳变事件，包括正跳变、负跳变和正负跳变，并记录这些事件发生的时刻；“比较”是和预定的时间作比较，时间一到即执行以下选定的输出功能：复位定时器，启动一次A／D转换，为波形发生器产生一个重装载触发信号，改变输出引脚状态等。

1．2 PTS及其工作原理

PTS（Peripheral Transaction Server，外设事务服务器），是一种特殊的中断响应方式。与普通中断响应相比，PTS响应把同一个中断映射到相应的PTS通道。该通道产生一个PTS周期，它就像DMA周期那样插入到正常指令流中，不需要额外的软件开销，因此其CPU开销要比一般的中断响应少得多。PTS有一个PTS向量表，其排列次序和优先级顺序与普通中断向量相同，但去掉了NMI、非法操作码和软件陷阱3种中断。除了NMI之外，所有的PTS通道的优先级高于任何一个普通中断。每个PTS向量都指向一个PTS控制块（PTSCB），控制块说明了应执行的微代码。它必须驻留在内部RAM空间内，每个控制块包含8个字节，其首址应能被8除尽。

8XC196MC／MD有4种PTS工作方式，要实现串行通信需使用其SIO（串行输入／输出）方式。其中SIO有两种方式：ASIO（异步串行I／O）和SSIO（同步串行I／O）。要工作于某一方式必须建立相应的控制块（PTSCB）。与SIO方式相对应的控制块有两个，如图1所示。此处只对BAUD和SAMPTIME加以说明。

BAUD（LO和HI）：存放控制SIO运行波特率的16位数据。异步方式下，由下式计算：FXTAL／（4×波特率×EPA预置值）。其中：FXTAL为XTAL1脚的输入频率，单位为Hz。

SAMPTIME：只用于异步接收多数采样方式，用来指定采样时间间隔，由下式计算：FXTAL×Tsam／2-9。其中，Tsam为采样间隔时间（μs）；FXTAL同上，但单位为MHz。

2 利用EPA和PTS实现串行通信

2．1 基本思想

利用EPA和PTS实现串行通信的基本思想是：首先，选择一个EPA捕获／比较模块作为串行通信的接收模块，选择一个独立比较模块（或选择一个捕获／比较模块而只利用其比较方式）作为串行通信的发送模块，构成串行通信的硬件端口。然后，对所选的EPA模块开辟相应的PTS通道，根据通信要求编写发送和接收PTS模块。EPA和PTS两者联合工作共同实现串行通信。

2．2 应用实例及具体实现

下面以常用的异步串行通信方式为例介绍具体的实现原理和方法。本例用一个EPA捕获／比较模块CAPCOMP0产生移位时钟，P2．O作发送端（TXD），波特率为9 600 bps，8位数据位，无校验位，1位停止位，用定时器1作时基，16MHz晶振。由于篇幅所限，仅介绍异步串行发送。

2．2．1 建立并定位控制块

要利用PTS实现串行通信，必须首先定义相应的控制块，并将其定位于能被8整除的首地址处；还要将控制块地址赋给PTS向量。具体实现代码如下：

2．2．2 发送初始化及PTS中断子程序

在发送时，要用到EPA中的一个比较模块，或者使用一个捕获／比较模块而使其工作于比较方式下，主要用作发送时产生移位时钟，以保证指定的位周期。其具体过程如下：首先，在指定的发送引脚上产生一个下降沿（为确保产生下降沿，应先对该引脚置1），并根据指定的波特率对EPA比较模块的时间寄存器（CAPCOMPx_TIME或COMPx_TIME）置值，以指定发送的位周期。然后，打开中断和PTS功能，启动数据发送过程；以后每隔一个位周期便会产生一个PTS周期，在每个PTS周期中，将DATA寄存器中的数据逐位移到指定的发送脚上，直到最后一位移出后，产生一次End_of_PTS中断，该帧数据发送完毕。每帧数据的位数在控制块的ptscount中指定。如果需要继续发送数据，就要在中断服务程序中对PTSCB、EPA时间寄存器和相应引脚重新初始化，再次启动发送过程。发送数据保存在transmit数组中，发送帧数，即数据个数由T_Count控制。具体实现代码如下：

结语

该方法和实例已在实际应用中得到验证。实践证明其完全可以满足串行通信的需要，而且效率更高，更加灵活。

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