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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 1188 • FA 11/95 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
;****************************************************** ;Autor : 1995 ; : Klaus Sander/Fred Ziebell ;Version : ‘9.95 ;Projekt : #602 / par2ser ;Layout : #602 / Test SANDER ELEC- TRONIC ;PIC: : 16C54 ;Funktion : ser –> par , par –> ser ; : ;****************************************************** ;Programmfunktionen: ; ; ;****************************************************** ; Voreinstellungen, Reset, Kopfdaten und Routinen ; title „PAR2SER K.SANDER F.ZIEBELL“ ;projekt titel list f=INHX8M ; Objektcode Format des Assemblers list n=60 ; Zeilenanzahl für Listing ; ; ; Bestimmung des Reset-Vektors ; ; RESET_ADR equ 1FFH ; ; ; RESET ORG RESET_ADR goto START ORG 0000H ; ;****************************************************** * ; ; Prozessorregister ; ; ; Page PIC-Typ INDIREKTequ 00H ;0 16cXX RTCC equ 01H ;0 16cXX OPTIONREG equ 01H ;1 16c71/84 PC equ 02H ;0 16c5X PCL equ 02H ;0 16c71/84 STATUS equ 03H ;0 16cXX FSR equ 04H ;0 16cXX PORTA equ 05H ;0 16cXX TRISA equ 05H ;1 16c71/84 PORTB equ 06H ;0 16cXX TRISB equ 06H ;1 16c71/84 PORTC equ 07H ;0 16c57 ADCON0 equ 08H ;0 16c71 ADCON1 equ 08H ;1 16c71 EEDATA equ 08H ;0 16c84 EECON1 equ 08H ;1 16c84 ADRES equ 09H ;0 16c71 EEADR equ 09H ;0 16c84 EECON2 equ 09H ;1 16c84 PCH equ 0AH ;0 16c71/84 INCON equ 0BH ;0 16c71/84 ; ; Variable ; TEMP1 equ 0cH ; TEMP2 equ 0dH ; TEMP3 equ 0eH ; ; TX_DELAY equ 8AH ; Verzögerungszeit für 2400 Bit/s RX_DELAY equ 8AH ; RS_DELAY equ 00H RS_DATA equ 12H ; Sendebyte Praktische Elektronik Programmlisting für die Verwendung des PIC 16C54 als universeller asynchroner serieller Sender und Empfänger RS_TIME equ 13H RS_COUNT equ 14H ; Schleifenzähler RS_PORT equ PORTA RS_BIT equ 0H ; ; Bit-Variablen ; CARRY equ 0 ZFLAG equ 2 REGW equ 0 REGF equ 1 PAGE0 equ 5 ;Bit für Page ; ; ;———————————————————— RS_WAIT movlw RS_DELAY ;Wartezeit für Bitlänge X_WAIT movwf RS_TIME RS_W1 decfsz RS_TIME,REGF goto RS_W1 retlw 0 ;———————————————————— TX_RS movlw .8 ;Zähler für 8 bit movwf RS_COUNT bcf RS_PORT,RS_BIT ;sende Startbit call RS_WAIT TX_RSL1 btfsc RS_DATA,0 goto TX_SETB goto TX_CLRB TX_SETB bsf RS_PORT,RS_BIT ;sende high call RS_WAIT goto TX_NXTB TX_CLRB bcf RS_PORT,RS_BIT ;sende low call RS_WAIT goto TX_NXTB TX_NXTB rrf RS_DATA,REGF decfsz RS_COUNT,REGF ;sind alle bits weg? goto TX_RSL1 bsf RS_PORT,RS_BIT ;sende Stopbit call RS_WAIT retlw 0 ;zurück zur Hauptschleife ;———————————————————— RX_RS movlw .8 ;Zähler für 8 bit movwf RS_COUNT RX_RSL1 btfsc RS_PORT,RS_BIT ;warte auf Startbit goto RX_RSL1 movlw 45h ;setze halbe Bitzeit call X_WAIT bsf PORTA,3 ;reset Byte bereit btfsc RS_PORT,RS_BIT goto RX_RSL1 RX_TSTB call RS_WAIT btfsc RS_PORT,RS_BIT ;teste Empfangsbit goto RX_SETB goto RX_CLRB RX_SETB bsf STATUS, CARRY ;setze high goto RX_NXTB RX_CLRB bcf STATUS, CARRY ;setze low goto RX_NXTB RX_NXTB rrf RS_DATA,REGF decfsz RS_COUNT,REGF ;alle 8 bit angekommen? goto RX_TSTB retlw 0 ;zurück nach MAIN ;——————————————————— ; ; Programmstart ; START clrwdt ;Watchdog inaktiv clrw option ;alles ohne Rtcc movwf PORTA ;alle Portleitungen auf low movwf PORTB movlw 0FH ;Port a wird Eingang a0-a3 tris PORTA movlw 0FFH ;Port b wird Eingang b0-b7 tris PORTB movlw 82H ;nach dem Einschalten movwf TEMP1 ;ca. 100ms warten START1 movlw 0FFH call X_WAIT decfsz TEMP1,REGF goto START1 btfss PORTA,1 ;0 = par – > ser , 1 = ser – > par goto PARSER SERPAR movlw RX_DELAY ;Konfiguration lesen movwf RS_DELAY ;und einstellen movlw 01H movwf PORTA movlw 07H tris PORTA clrw ;Port b ist Ausgang movwf PORTB tris PORTB SERPAR1 call RX_RS ;hole serielles Byte movf RS_DATA,REGW movwf PORTB bcf PORTA,3 ;Byte steht bereit goto SERPAR1 PARSER movlw TX_DELAY ;Konfiguration lesen movwf RS_DELAY ;und einstellen movlw 09H movwf PORTA movlw 06H tris PORTA movlw 0FFH ;Port b ist Eingang movwf PORTB tris PORTB PARSER0 bsf PORTA,3 ;Datum kann angelegt werden PARSER1 btfsc PORTA,2 ;sind Daten an Port b gültig? goto PARSER1 PARSER2 btfss PORTA,2 ;Puls wieder weg? goto PARSER2 bcf PORTA,3 ;warte bis Byte übertragen movf PORTB,REGW movwf RS_DATA ;Datum ins Senderegister call TX_RS ;und senden goto PARSER0 ;——————————————————— END FA 11/95 • 1189
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