通用异步收发芯片SCC2691的原理及应用

引 言

1 概 述

SCC2619是Philips公司推出的高集成、低能耗的全双工通用异步收发器 UART。该芯片的接收与发送速度可以分别定义，接收器采用三倍缓冲方式，在中断驱动系统中大大减少了CPU处理中断的次数。SCC2691在收、发双方之间提供了一种握手方式，当接收方的缓冲区已满时，能自动使远程发送方的发送失效。除此之外，SCC2691还具有以下特性：

△可编程的数据格式为5~8位数据位；可选择的奇偶校验位；可编程的停止位。
△16位可编程的计数器/定时器。
△收发器的波特率可分别按以下方式定义：从50~115.2K共18种固定的波特率；由计数器/定时器驱动的非标准自定义的波特率；外部时钟的1倍或16倍频。
△奇偶校验、帧错误、溢出错误检测。
△可编程的通道方式。
△7个中断源，但同时仅有一种中断输出。



2 引脚定义

SCC2691采用SO、PLCC、DIP等形式封装。主要引脚功能定义如下：

D0~D7：数据总线。在CPU和UART之间所有的数据、命令、状态信息等都是通过数据总线进行传递的。在CEN信号是有效低电平时，发送的方向由WRN和RDN两个读写控制决定；当CEN为高电平时，数据总线三态。

CEN：芯片使能引脚，低电平有效。低电平使能时，在CPU与UART之间通过D0~D7传递的数据受　　　WRN、RDN和A0~A2等引脚控制；高电平时，使UART与CPU隔离。

WRN：写选通，低电平有效。当CEN为低电平时，WRN上的低电平使数据总线D0~D7上的数据被送往由地址A0~A2选中的寄存器中。
　　
RDN：读选通，低电平有效。当CEN为低电平时，RDN上的低电平将被地址A0~A2选中的寄存器的内容送往数据总线D0~D7。
　　
A0～A2：地址输入端。选择执行读写操作的UART寄存器。

RESET：复位输入端，高电平有效。复位时将清除UART中的状态寄存器（SR）、中断屏蔽寄存器（IMR）、中断状态寄存器（ISR），设置方式指针指向方式寄存器1（MR1），使发送和接收失效，并且引脚TxD置为高电平。

INTRN：中断请求输出端，低电平有效。可从七个中断源中选择一个作为UART的中断输出。CPU可以读中断状态寄存器（ISR），以判断七个中断源的状态。该引脚是漏极开路输出，需要接上拉电阻。

X1/CLK：晶体连接或外部时钟输入端。通常采用3.6864MHz的晶体。

X2：晶体连接端。若未连接晶体，最好使该引脚悬空。

RxD：串行数据输入端。

TxD：串行数据输出端。当发送器空闲、不使能或者UART工作在本地循环状态下，该引脚输出高电平。
　　
MPO：多功能输出端。通过对辅助控制寄存器（ACR）进行编程，可以选择以下8种功能作为该引脚的输出。
① RTSN：请求发送，低电平有效。可通过编程命令寄存器（CR）使该引脚使能，也可以设置方式寄存器（MR），当发送方结束发送或接收方的接收缓冲区已满时自动复位。
② C/TO：计数/定时器输出。
③ TxC1X：发送器频率的1倍频输出。
④ TxC16X：发送器频率的16倍频输出。
⑤ RxC1X：接收器频率的1倍频输出。
⑥ RxC16X：接收器频率的16倍频输出。
⑦ TxRDY：表示发送器保存寄存器（THR）空。低电平有效（漏极开路输出）。
⑧ RxRDY/FFULL：标识接收器缓冲区非空或已满。低电平有效（漏极开路输出）。
　　
MPI：多功能输入引脚。该引脚可定义为以下3种功能：
① GPI：通用引脚。该引脚上的跳变或电平状态可以作为中断源反映到中断状态寄存器（ISR）的相应位。
② CTCLK：计数器/定时器的外部输入时钟。
③ RTCLK：接收器或发送器的外部时钟输入。设置时钟选择寄存器（CSR）可选择输入的1倍频或16倍频作为接收和发送的频率。

3 主要功能

（1）中断控制

以下内部事件的发生可以使能中断输出引脚（INTRN）：发送保持寄存器（THR）准备好；发送转移寄存器（TSR）空；接收保持寄存器（RHR）准备好或已满；接收到break信号的开始或结束；计数器达到定义的计数值；MPI端脚的跳变；MPI端脚的电平状态。
   
与中断控制相关的寄存器是中断屏蔽寄存器（IMR）和中断状态寄存器（ISR）。IMR用于从以上七个中断源中选择一种作为触发INTRN的条件。CPU可以读取ISR来获得所有中断源的状态。ISR不受IMR的影响。
   
（2）操作控制

UART的控制逻辑单元接收来自CPU的命令生成相应的信号来支配内部各器件进行操作。控制逻辑单元通过地址译码和读写控制使CPU与UART相互通信。地址译码与读写控制之间的关系见表1。

表1 寄存器地址表

A2	A1	A0	读（RDN=0）	写（WRN=0）
0	0	0	方式寄存器MR1/MR2	方式寄存器MR1/MR2
0	0	1	状态寄存器SR	时钟选择寄存器CSR
0	1	0	波特率生成器测试方式	命令寄存器CR
0	1	1	接收保持寄存器RHR	发送保持寄存器THR