GPIB接口專用芯片TNT4882
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1 概述
TNT4882是美國NI公司的一款單芯片、高速、聽/講功能的兼?zhèn)涞腉PIB(General purpose interface bus)接口專用芯片。它內部集成了Turbo488（高速傳輸電路）以及NAT4882(IEEE488.2兼容電路)，并擁有諸多新的特性，能夠兼容ANSI IEEE Standard 488.1和ANSI IEEE Standard 488.2規(guī)范，因而可以為GPIB系統(tǒng)提供一套完整的解決方案。為了達到更高的傳輸速率。TNT4882采用了單芯片F(xiàn)IFO緩存電路設計，其內置的16個增強型IEEE 488.1兼容收發(fā)器可以直接連接GPIB總線，以實現(xiàn)HS488傳輸模式（一種新的GPIB高速傳輸模式）。在兼容性方面，它與以往使用的μPD7210、TMS9914A中的寄存器設置完全兼容，用戶可以將以前所用的代碼直接移植到TNT4882上。同時，它所包含的Turbo488電路及其諸多新特性也可以在一定程度上減少軟件的開銷。另外，TMT4882還具有靈活的CPU接口，可以方便地連接各種16位或8位微處理器，并將CPU發(fā)出的消息和信號轉化成相應的GPIB消息和信號，以使實現(xiàn)GPIB設備和CPU及內存之間的通信。
圖1 雙芯片模式結構框圖
2 內部結構和外圍時鐘電路
2.1 TNT4882的內部結構
TNT4882的內部結構以其工作模式的不同而有所不同。工作模式可分為單芯片模式和雙芯片模式兩種，而雙芯片模式又可分為Turbo+7210模式和Turbo+9914模式。工作模式的選擇和轉換由寄存器的設置來決定，不同的工作模式決定著FIFO與GPIB的連接方式、寄存器的狀態(tài)和訪問屬性。
在雙芯片工作模式下，NAT4882相當于μPD7210(Turbo+7210模式)或TMS9914A(Turbo+9914模式)，但功能更加強大。此時的結構及工作過程如圖1所示。當前GPIB寫數(shù)據(jù)時，CPU首先將數(shù)據(jù)寫入TNT4882的FIFO里，并由傳輸狀態(tài)機將數(shù)據(jù)從FIFO傳至NAT4882電路，再由NAT4882電路將數(shù)據(jù)傳送至GPIB上；而當從GPIB上讀數(shù)據(jù)時，過程則正好相反。
在單芯片工作模式下，F(xiàn)IFO可直接與GPIB相連而不需要傳輸狀態(tài)機，其結構如圖2所示。此時，TNT4882中寄存器的設置與Turbo+7210模式類似。
由于單芯片模式采用的是最簡單且最快速的結構，且是NI公司推薦的TNT4882工作模式，因此，本文主要討論這種模式。
2.2 外圍時鐘電路
TNT4882工作時需要40MHz的驅動時鐘，產生時鐘信號的方法有兩種：一是采用40MHz的CMOS晶振，將晶振的輸出接至TNT4882的XTALI管腳，并將XTALO管腳懸空；二是采用如圖3所示的外圍時鐘電路。
圖2 單芯片模式結構框圖 圖3 TNT4882外圍時鐘電路
3 寄存器簡介
TNT4882內部寄存器的數(shù)量和種類都很多，而且在不同的工作模式下，寄存器的情況又不盡相同。本文只對單芯片模式以及與最基本的GPIB操作有關的一些寄存器進行簡要地介紹。
需要注意的是，TNT4882內部的寄存器都是8位的。所以，每個寄存器的控制字也必須是8位。寄存器的地址通常是TNT4882的基地址加上各個寄存器所對應的偏移量。TNT4882的基地址由硬件電路決定，而每個寄存器對應的偏移量則是固定的，其范圍從0至0x1F。寄存器有三種類型：只讀、只寫和讀/寫。表1列出了一些比較重要的寄存器類型。
表1 TNT4882的部分寄存器
| 寄存器 | 英文縮寫 | 偏移量 | 類 型 |
| 命令寄存器 | CMDR | 1C | 只寫 |
| 輔助模式寄存器 | AUXMR | 0A | 只寫 |
| 連續(xù)輪詢模式寄存器 | SPMR | 06 | 只寫 |
| 握手選擇寄存器 | HSSEL | 0D | 只寫 |
| 高速使能寄存器 | HIER | 13 | 只寫 |
| 多功能寄存器 | MISC | 15 | 只寫 |
| 地址模式寄存器 | ADMR | 08 | 只寫 |
| 地址寄存器 | ADR | 0C | 只寫 |
| 中斷寄存器0 | IMR0 | 1D | 只寫 |
| 中斷寄存器1 | IMR1 | 02 | 只寫 |
| 配置寄存器 | CFG | 10 | 只寫 |
| 總線控制寄存器 | BCR | 1F | 只寫 |
| 總線狀態(tài)寄存器 | BSR | 1F | 只讀 |
| 地址狀態(tài)寄存器 | ADSR | 08 | 只讀 |
| FIFO緩存A | FIFOA | 19 | 讀/寫 |
| FIFO緩存B | FIFOB | 18 | 讀/寫 |
| 計數(shù)寄存器0 | CNT0 | 14 | 讀/寫 |
| 計數(shù)寄存器1 | CNT1 | 16 | 讀/寫 |
| 計數(shù)寄存器2 | CNT2 | 09 | 讀/寫 |
| 計數(shù)寄存器3 | CNT3 | 0B | 讀/寫 |
4 軟件編程
TNT4882是一種需要軟件編程的集成電路。其內部各個寄存器的狀態(tài)決定或標志著芯片及GPIB的工作狀態(tài)。在GPIB接口設計中，只有通過編程對寄存器進行正確設備，才能實現(xiàn)對GPIB的各種操作。以下是編程的基本思路和注意事項。
4.1 芯片初始化
最典型的初始化程序需完成以下工作：
（1）復位TNT4882器件中的Turbo488電路；
（2）將TNT4882設置成Turbo+7210模式；
（3）將TNT4882設置成單片機模式；
（4）使Local Power-On信號有效；
（5）配置TNT4882以為GPIB操作作準備，其具體任務是設置TNT4882的GPIB地址、設置初始串行輪詢響應、設置初始并行輪詢響應、清除或設定中斷、設置GPIB握手參數(shù)等。
（6）清除Local Power-On信號，開始GPIB操作。
上述工作只是編程時考慮實現(xiàn)各種功能的基本原則，設計得可以根據(jù)自己的實際需要，對TNT4882進行適當?shù)木幊?，而沒有必要完成每種功能的設置。
4.2 GPIB數(shù)據(jù)傳輸
用TNT4882進行GPIB數(shù)據(jù)傳輸時，需經歷初始化、數(shù)據(jù)傳輸和傳輸終止三個階段，傳輸初始化步驟如下：
（1）正確設置TNT4882的地址模式。在GPIB寫操作之前，應將TNT4882設置成講狀態(tài)；而在GPIB讀操作之前，要將TNT4882設置成聽狀態(tài)；
（2）清空FIFO，為數(shù)據(jù)傳輸作準備；
（3）向配置寄存器中寫入正確的控制字以設定傳輸參數(shù)；
（4）將欲傳輸字符個數(shù)的二進制補碼寫入計數(shù)寄存器；
（5）如果需要的話，可以設置DMA參數(shù)并使用DMA方式進行傳輸；
（6）根據(jù)需要，合理設置或清除中斷；
（7）向TNT4882發(fā)送傳輸命令。
在傳輸初始化完成之后，就可以在系統(tǒng)內存和GPIB之間傳輸數(shù)據(jù)了。此時，所要考慮的只是如何協(xié)調內存和FIFO間的工作，而TNT4882會自動管理FIFO與GPIB間的數(shù)據(jù)傳輸。通?？梢赃x擇兩種傳輸方式：DMA方式和程序控制方式。若使用DMA方式，則必須在傳輸初始化時對TNT4882進行正確設定。如果使用程序控制方式，則需設計控制程序來對數(shù)據(jù)傳輸進行管理?？刂瞥绦虻幕玖鞒倘鐖D4所示。
當數(shù)據(jù)傳輸終止時，還應進行以下幾步操作：
（1）向TNT4882發(fā)送停止命令；
（2）若使用了DMA方式，還需禁止外部的DMA控制器；
（3）清除所有的中斷設置。
5 結束語
使用TNT4882時，除了要求外接一個40MHz的外部時鐘以外，幾乎不需要其它任何輔助電路，因而大大簡化了接口電路的設計和開發(fā)。通過筆者的實驗證明：TNT4882是一款廉價的、高性能的GPIB接口專用芯片，是GPIB接口設計的理想選擇。
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