Последовательный программируемый интерфейс

Обобщенная архитектура УВВ, обеспечивающие последовательный обмен с внешними устройствами представлена на рис. 1.

Рис. 1. Последовательный программируемый интерфейс

Такое устройство называется последовательным программируемым интерфейсом (последовательным портом). Часто применяют также аббревиатуру УАПП — универсальный асинхронный приемопередатчик.

Приемник осуществляет прием информации в последовательном формате с линии (вход RxD). Данные из последовательного формата преобразуются в параллельный и формируется символ. Принятый символ помещается во входной буфер и может быть прочитан микропроцессором. Если новый символ будет принят приемником до того, как предыдущий будет прочитан, предыдущий символ теряется, новый записывается на его место во входной буфер.

Передатчик осуществляет передачу данных в линию (выход TxD), преобразуя данные в параллельном формате (записанные процессором) в данные в последовательном формате. Символ (байт) для передачи предварительно записывается процессором в выходной буфер. Передача начинается немедленно после записи.

На входы CLK приемника и передатчика подаются тактовые сигналы для формирования последовательных данных в линии. Период тактового сигнала определяет интервал времени для передачи одного бита данных по последовательной линии. Таким образом, частота тактового сигнала определяет скорость передачи данных по последовательной линии. Тактовые сигналы формируются внешним генератором прямоугольных импульсов.

Регистр управления используется для настройки порта на заданный режим работы (программирования). В данном случае настраиваются такие параметры, как тип передачи (синхронная или асинхронная), для асинхронной передачи — количество стоповых бит, наличие или отсутствие контроля четности и т.п.

Регистр состояния содержит информацию о наступлении некоторых событий в процессе передачи или приема данных (начало и окончание передачи или приема, ошибка кадра или четности при приеме данных, потеря данных во входном буфере вследствие перезаписи данных и т.п.).

Блок управления управляет работой последовательного порта. В дополнении к уже известным нам управляющим сигналам, обеспечивающим обмен данными между УВВ и МП, он имеет выход запроса на прерывание INT. Это связано с тем, что приход данных по последовательной линии происходит в произвольный момент времени. Поэтому целесообразно использовать обмен по прерываниям для инициирования чтения данных микропроцессором из входного буфера после того, как очередной байт данных принят с линии. Этот же механизм может быть использован и при передаче данных. Так как передача данных в последовательном формате занимает определенное время, целесообразно использовать запрос на прерывание по окончании передачи очередного байта для того, чтобы микропроцессор мог загрузить следующий байт в выходной буфер.

Временные диаграммы обмена данными между последовательным портом и микропроцессором при чтении и записи данных аналогичны соответствущим временным диаграммам для параллельного программируемого интерфейса. После записи в выходной буфер данные сразу же начинают передаваться передатчиком. Чтение же данных производится после того, как они приняты с линии. Факт приема данных с линии можно определить, опрашивая циклически регистр состояния (асинхронный обмен с проверкой готовности) или используя запрос на прерывание от последовательного порта.