80C196MC的外设事务服务器及其应用

引言

变频器在工业现场中应用越来越广泛。为了能实现整个自动化系统的协调控制，同时能监视多台变频器的运行状况，方便地对单一变频器或多台变频器实行启停、正反转、升降速、参数设置等操作是非常必要的。本文介绍利用变频器的主控芯片80C196MC内的外设事务服务器PTS在变频器中实现异步串行通信的方法。

1 关于外设事务服务器PTS

1.1 PTS和普通中断

90C196MC高性能16位单片机内部“嵌入”了各种以往被认为是“外围设备”的电路。外设事务服务器PTS（Peripheral Transaction Server）就是一种被嵌入的“外设”。它是一种微代码硬件中断处理器，对中断可提供一种类似于DMA（直接存储器访问）的响应，其CPU 的开销比普通中断系统（基于上是一种软件中断服务系统）要少得多。为便于理解PTS的工作过程，图1示出了PTS和普通中断流程的主要差别。从图1可以看出：

①PTS的执行是靠CPU硬件微代码来完成的；而普通中断是靠中断正常的程序，由PC入栈、现场保护、用户服务程序、恢复现场与PC出栈来完成。显然后者对CPU的开支要比前者多得多。

②通常中断所做的是相同的工作，如不断的连续A/D转换、数据组的传递、通信的多字节传递等。PTS正利用这点，由一个程序启动PTS，让之在PTS计数器单元控制下不中断正常程序靠硬件微代码（即类似DMA的插入）来分时完成，在PTS计数单元完成后转化为一次普通中断，通过普通中断进行一系列PTS完成后的结果处理。

③在80C196MC中，PTS优先级总是比普通中断优先级要高，并且有近16个中断源，对应用16位的允许位和响应位的字寄存器进行各自控制；同时，PTS和普通中断是各位相对应的，这样使得PTS完成后转化为一次普通中断就变得很简单。

④在80C196MC中，与PTS有关的控制有：总允许位PSW.10以及各中断源的选择位PTSSEL寄存器。其中PSW.10通过EPTS指令置位，允许PTS服务。与普通中断有关的控制有：总允许位PSW.9以及中断屏蔽寄存器INT-MASK。

1.2 PTS实现串行输入/输出模式

80C196MC没有硬件通用异步收发器UART，但是利用专门的PTS模式可以方便且低软件开销地实现串行输入和输出功能。既可实现异步SIO（ASIO）功能，也可实现同步SIO（SSIO）功能。采用16MHz晶振，用PTS完成波特率为9600的半双工串行输入输出时，CPU的的开销只有4%左右。

PTS SIO模式占用2个控制块，每个控制块包含8个8位寄存器，如图2所示。

这2个控制块的地址不一定是连续的，但它们都应在寄存器RAM区内，控制块首地址都应能被8整除。

2 程序设计

采用80C196MC异步串行输入/输出模式实现变频器与计算机之间的通信，其初始化程序主要包括P2端口和定时器的初始化以及PTS SIO模式初始化等。

首先将接收端的CAPCOMP1设置为下降沿捕获方式。当CAPCOMP1捕捉到起始位的前沿后，进入接收中断服务子程序，其程序流程如图3所示。

下面介绍程序中应注意的要点：

①接收程序中，采用EPA CAPCOMP1捕获/比较模块。它首先利用其捕获功能造成1次普通中断，而不是1个PTS周期。在这次启动中断中，把CAPCOMP1模块切换成比较方式，启动PTS周期。