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Praktische Elektronik
Der PIC16C5x
als Ersatz von UART-Schaltkreisen
Dr.-Ing. KLAUS SANDER; FRED ZIEBELL
Der AY-3-1015 hatte sich jahrelang als Schaltkreis zur seriellen Datenübertragung
behauptet. Sein gewaltiger Vorteil war, daß Daten von
beliebigen Quellen seriell übertragen werden können, ohne daß ein zusätzlicher
Mikrocontroller erforderlich war. Da dieser Schaltkreis nicht
mehr produziert wird, wurde mit dem PIC-Controller eine preiswerte
Alternative gefunden, die hier vorgestellt werden soll.
Der AY-3-1015 und seine Nachfolger
waren bereits mehrfach Gegenstand von
Beiträgen im FUNKAMATEUR. Sicherlich
gab es für diese Schaltkreise keine
Alternative, wenn es darum ging, parallel
beim Sender vorliegende Daten mit minimalem
Hardwareaufwand seriell zum Empfänger
zu übertragen und dort parallel zur
weiteren Verarbeitung bereitzustellen. Der
größte Vorteil dieser Schaltkreise war es,
daß kein zusätzlicher Mikrocontroller
nötig war. Nun hat sich die Situation etwas
geändert. Diese einfachen UARTs werden
nicht mehr produziert. Sicherlich ist es
richtig, daß die Weiterentwicklung der
Technik komplexere Funktionen am Ort
der Datenbereitstellung erfordert.
Manchmal kann es aber trotzdem sinnvoll
sein, wenn die Datenübertragung mit absolut
minimalem Aufwand erfolgt. Um die
Information von acht Tastern zu übertragen,
kann man entweder acht Leitungen
benutzen oder auf jeder Seite nur einer
Leitung einen UART verwenden.
■ UART-IC per PIC realisiert
Was nun? Auch kein Problem. Die preiswertesten
Mikrocontroller sind die der PIC-
Serie von Microchip. Ihr Vorteil ist es, daß
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sie keine externen Speicher für das Programm
benötigen. Bei den OTP-Versionen
wird das Programm einfach in den PIC
„gebrannt“, und man hat ein neues Bauelement,
welches den Anwender kaum noch
etwas von einem Mikrocontroller spüren
läßt. Sie sollten sich daraufhin einmal
manche andere Schaltung angucken, vielleicht
erkennen Sie an der externen Beschaltung
der Pins einen PIC wieder. Maus-
Controller und einige Lade-ICs für NiCd-
Akkus waren vor ihrer Programmierung
auch „nur“ PIC’s. Erst mit der Software
und einem anderen Namen sind sie zu
einem Spezial-IC geworden.
Nach diesen Gedanken ist es sicher kein
Problem mehr, einen UART-IC selbst „herzustellen“.
Entscheidend ist die Software.
Die Lösung finden wir im Programm-
Listing.
Bei der Konzeption stand im Vordergrund,
daß die Übertragung in der Regel unidirektional
erfolgt. Eine Rückleitung ist
selten notwendig. Mit dieser Einschränkung
kann man mit den preiswertesten
PIC-Controllern, den 16C54, auskommen.
Diese haben ein Port B mit 8 Bit und ein
Port A mit 4 Bit. Beide Ports lassen sich
als Ein- oder Ausgänge nutzen.
Bild 1: Beispiel für die Verwendung des PIC 16C54 als asynchroner serieller Senderschaltkreis
Die Festlegung erfolgt durch die zugehörigen
Tristate-Register. Port B können
wir somit als Ein- oder Ausgänge für die
parallelen Daten verwenden. Von Port A
nutzen wir eine Leitung als seriellen Einoder
Ausgang. Und da es gleichzeitig in
beiden Richtungen nicht funktioniert, verwenden
wir von Port A eine Leitung zur
Richtungsumschaltung. Diese Leitung legt
also fest, ob der Schaltkreis ein serieller
Sender oder Empfänger sein soll.
Zusätzlich benötigen wir noch Handshake-
Leitungen, mit denen wir mitteilen, daß die
anliegenden Daten gültig sind oder der
Schaltkreis gerade mit der seriellen Übertragung
beschäftigt ist. Damit haben wir
nun alle zwölf Ein- und Ausgänge belegt.
Was gegenüber dem AY-3-1015 oder seinen
Nachfolgern fehlt, ist eine Möglichkeit
zur Änderung der Übertragungsgeschwindigkeit.
Aber auch das dürfte durch Programmierung
anderer Werte kein Problem
sein.
Die prinzipielle Schaltung der PICs zeigen
die Bilder 1 und 2. Beide Schaltungen sind
nahezu identisch. Der Unterschied liegt in
der geänderten Beschaltung von RA1,
welches die Richtung festlegt, und dem
seriellen Anschluß RA0. Dieser führt einmal
auf den Eingang des RS-232-Treibers/Empfängers
und im anderen Fall auf
den Ausgang.
■ Serielle Sender und Empfänger
Ist RA1 auf Low, wird unser PIC zum
seriellen Sender. Parallel an Port B anliegende
Daten werden dann über RA0
gesendet. Den Start teilen wir über den als
Eingang verwendeten Anschluß RA2 mit.
Dieser liegt immer auf High. Erst wenn
ein gültiges Byte an Port B anliegt, geben
wir auf RA2 einen kurzen Impuls für die
Dauer von etwa einer halben Bitlänge. Die