基于AT89C5131的接口設(shè)計(jì)

　　引 言

　　AT89C5131是一個(gè)基于52內(nèi)核的單片機(jī)。在存儲(chǔ)器方面，其內(nèi)部集成了32 KB的FLASH存儲(chǔ)器用于代碼的存儲(chǔ);l KB的E2PROM存儲(chǔ)器用于用戶數(shù)據(jù)的存儲(chǔ);用戶可以使用片上的Bootloader或FLASHAPI，通過(guò)USB接口或其他接口(如UART和I2C總線)對(duì)FLASH存儲(chǔ)器和E2PROM存儲(chǔ)器進(jìn)行ISP或者IAP編程。AT89C5131支持USB 1.1和USB 2.0協(xié)議，擁有1個(gè)控制端口和6個(gè)普通可編程端口，支持控制、批量、中斷和同步傳輸4種傳輸方式，還支持串行I/O接口模式及Master和Slave的SPI接口模式。

　　1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　基于AT89C5131的通信和控制模塊主要完成以下功能：在通信方面，通過(guò)USB實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)的通信，接收計(jì)算機(jī)對(duì)設(shè)備的控制命令和計(jì)算機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將設(shè)備的工作狀態(tài)發(fā)送給計(jì)算機(jī)，同時(shí)將計(jì)算機(jī)傳來(lái)的控制命令和數(shù)據(jù)通過(guò)SPI接口傳送到其他設(shè)備模塊，并收集其他設(shè)備模塊的狀態(tài)信息;在控制方面，AT89C5131負(fù)責(zé)收集設(shè)備控制顯示面板的控制命令，更新設(shè)備顯示狀態(tài)等。由于采用USB通信系統(tǒng)，AT89C5131除了能夠根據(jù)控制面板控制設(shè)備的運(yùn)行，也能根據(jù)計(jì)算機(jī)的命令控制設(shè)備的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備的雙重控制。該系統(tǒng)中AT89C5131的外圍連接如圖1所示。

　　1.1 AT89C5131的鍵盤(pán)端口特性及鍵盤(pán)設(shè)計(jì)

　　AT89C5131擁有一個(gè)允許與8×n矩陣鍵盤(pán)連接的鍵盤(pán)接口，其輸入均具有高或低電平可編程中斷能力。鍵盤(pán)接口與C51內(nèi)核的通信通過(guò)3個(gè)特殊功能寄存器實(shí)現(xiàn)，分別是鍵盤(pán)電平選擇寄存器(KBLS)、鍵盤(pán)中斷使能寄存器(KBE)和鍵盤(pán)標(biāo)志寄存器(KBF)。

　　AT89C5131的鍵盤(pán)輸入被設(shè)計(jì)為分享同一個(gè)中斷向量的8個(gè)獨(dú)立的中斷源，寄存器IEN1中的中斷使能位KBD允許鍵盤(pán)中斷全局的使能及不使能，根據(jù)KBLS每一位的值，每一個(gè)鍵盤(pán)輸入都有檢測(cè)出可編程電平的能力，然后鍵盤(pán)檢測(cè)就被反應(yīng)到KBF中，而通過(guò)軟件使用KBE可以屏蔽中斷標(biāo)志KBF。正是這樣的結(jié)構(gòu)使得鍵盤(pán)排列可以從1×n延伸至8×n的矩陣，同時(shí)還使得P1輸入用于其他用途。

　　在該設(shè)計(jì)中，將4個(gè)鍵盤(pán)端口(P1.O，P1.2，P1.3，P1.4)及2個(gè)外部中斷端口(P3.2，P3.3)與控制面板上的6個(gè)按鍵相連;實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的內(nèi)外、啟停、暫停繼續(xù)控制及參數(shù)組的選擇等功能。這6個(gè)端口都采用低電平觸發(fā)產(chǎn)生中斷。

　　1.2 USB各端口的特性及USB通信設(shè)計(jì)

　　AT89C5131的控制端口O總是默認(rèn)為控制類型，用于控制傳輸，有32字節(jié)的FIFO;而其他6個(gè)可編程端口可以通過(guò)設(shè)置UEPTYPE的值配置為控制、批量、中斷和同步類型;Ping-pong模式的端口可以配置成批量、中斷和同步類型，對(duì)于批量、中斷和同步類型的端口，其方向可以通過(guò)設(shè)置UEPCONX的值配置為輸入或者輸出。端口1～端口3有32字節(jié)的FIFO;端口4，端口5有2個(gè)64 B的FIFO;端口6有2個(gè)512 B的FIFO，并且后三個(gè)端口均可工作于Ping-pong模式。

　　在該設(shè)計(jì)中，PC機(jī)將數(shù)據(jù)通過(guò)USB傳給AT89C5131，傳輸完一次后AT89C5131向PC機(jī)回傳數(shù)據(jù)傳輸正確與否的標(biāo)志，PC機(jī)可以根據(jù)收到的標(biāo)志進(jìn)行相應(yīng)的操作。PC機(jī)向AT89C5131傳輸?shù)臄?shù)據(jù)主要是參數(shù)和控制命令兩種類型。為將其區(qū)分開(kāi)來(lái)，使用USB的端口4和端口6接收這兩種數(shù)據(jù)。其中，端口4用來(lái)接收控制命令;端口6用來(lái)接收參數(shù)。相應(yīng)地，控制命令的回傳使用端口5;參數(shù)的回傳使用端口3。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，端口3～端口6均被配置為批量類型;端口3、端口5為IN端口;端口4、端口6為OUT端口。