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。
鱼与熊掌不可兼得也 索尼A9的高速性是以牺牲动态范围为代价
OPPO全球最快最安全手机充电技术——VOOC技术原理
stm32f103zet6串口数基本配置详细说明
BUCK电路元件的过流值该如何正确选择？
感谢石油工业防腐保温产品质量监督检验中心对我司的认可
基于EPA和PTS实现串行通信的设计与应用
电脑电源的工作原理是怎么样的
Adapter基础讲解
珠海联通联合华为率先部署了首个面向商用的1.7m一体化A+P基站设备
基于机器学习实现商家和银行交易对账结算
在智能手机等小型电子设备中的使用事例
工业现场数据管理 | 为什么要有工业现场数据管理
氢燃料电池汽车
10 天加速 82 倍！西湖大学 GPU Hackathon 加速科研 HPC+AI 应用
澳大利亚正在进一步强化国内比特币的反洗钱法规
人工智能技术的个性化：Gomer人性化
vr体验馆投资大概多少钱？加盟元宇宙虚拟现实新赛道？
调频和调幅的基本概念
多个创新方向孕育PCB成长新机
英创信息技术eGalax触摸屏在Linux/X11下的标定方法
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。
鱼与熊掌不可兼得也 索尼A9的高速性是以牺牲动态范围为代价
OPPO全球最快最安全手机充电技术——VOOC技术原理
stm32f103zet6串口数基本配置详细说明
BUCK电路元件的过流值该如何正确选择？
感谢石油工业防腐保温产品质量监督检验中心对我司的认可
基于EPA和PTS实现串行通信的设计与应用
电脑电源的工作原理是怎么样的
Adapter基础讲解
珠海联通联合华为率先部署了首个面向商用的1.7m一体化A+P基站设备
基于机器学习实现商家和银行交易对账结算
在智能手机等小型电子设备中的使用事例
工业现场数据管理 | 为什么要有工业现场数据管理
氢燃料电池汽车
10 天加速 82 倍！西湖大学 GPU Hackathon 加速科研 HPC+AI 应用
澳大利亚正在进一步强化国内比特币的反洗钱法规
人工智能技术的个性化：Gomer人性化
vr体验馆投资大概多少钱？加盟元宇宙虚拟现实新赛道？
调频和调幅的基本概念
多个创新方向孕育PCB成长新机
英创信息技术eGalax触摸屏在Linux/X11下的标定方法