引 言
AT89C5131是一個基于52內(nèi)核的單片機。在存儲器方面，其內(nèi)部集成了32 KB的FLASH存儲器用于代碼的存儲；l KB的E2PROM存儲器用于用戶數(shù)據(jù)的存儲；用戶可以使用片上的Bootloader或FLASHAPI，通過USB接口或其他接口(如UART和I2C總線)對FLASH存儲器和E2PROM存儲器進行ISP或者IAP編程。AT89C5131支持USB 1．1和USB 2．0協(xié)議，擁有1個控一體電感制端口和6個普通可編程端口，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
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USB實現(xiàn)與計算機的通信，接收計算機對設(shè)備的控制命令和計算機發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將設(shè)備的工作狀態(tài)發(fā)送給計算機，同時將計算機傳來的控制命令和數(shù)據(jù)通過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)備的運行，也能電感生產(chǎn)廠家根據(jù)計算機的命令控制設(shè)備的運行，實現(xiàn)了對設(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的鍵盤端口特性及鍵盤設(shè)計
AT89C5131擁有一個允許與8×n矩陣鍵盤連接的鍵盤接口，其輸入均具有高或低電平可編程中斷能力。鍵盤接口與C51內(nèi)核的通信通過3個特殊功能寄存器實現(xiàn)，分別是鍵盤電平選擇寄存器(KBLS)、鍵盤中斷使能寄存器(KBE)和鍵盤標志寄存器(KBF)。AT89C5131的鍵盤輸入被設(shè)計為分享同一個中斷向量的8個獨立的中斷源，寄存器IEN1中的中斷使能位KBD允許鍵盤中斷全局的使能及不使能，根據(jù)KBLS每一位的值，每一個鍵盤輸入都有檢測出可編程電平的能力，然后鍵盤檢測就被反應(yīng)到KBF中，而通過軟件使用KBE可以屏蔽中斷標志KBF。正是這樣的結(jié)構(gòu)使得鍵盤排列可以從1×n延伸至8×n的矩陣，同時還使得P1輸入用于其他用途。
在該設(shè)計中，將4個鍵盤端口(P1．O，P1．2，P1．3，P1．4)及2個外部中斷端口(P3．2，P3．3)與控制面板上的6個按鍵相連；實現(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
AT89C5131的控制端口O總是默認為控制類型，用于控制傳輸，有32字節(jié)的FIFO；而其他6個可編程端口可以通過設(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，對于批量、中斷和同步類型的端口，其方向可以通過設(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64 B的FIFO；端口6有2個512 B的FIFO，并且后三個端口均可工作于Ping-pong模式。
在該設(shè)計中，PC機將數(shù)據(jù)通過USB傳給AT89C5131，傳輸完一次后AT89C5131向PC機回傳數(shù)據(jù)傳輸電感器是什么正確與否的標志，PC機可以根據(jù)收到的標志進行相應(yīng)的操作。PC機向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)分開來，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用來接收控制命令；端口6用來接收參數(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。為簡單起見，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。
1．3 SPI端口特性及塑封電感器SPI通信設(shè)計
AT89C5131的SPI模塊允許在McU和其他外圍設(shè)備之間實現(xiàn)全雙工、同步、串行通信，它能以配置為主或者從兩種操作模式提供可編程極性和相位串行時鐘，同時還提供8個可編程的主機時鐘率。SPI模塊包括4個端點(MOSI，MISO，SCK，SS)，MOSI和MISO都是用來傳輸工字電感器數(shù)據(jù)的，且每次只能傳輸1個字節(jié)的數(shù)據(jù)。不同的是，MOSI將數(shù)據(jù)由主機輸出從機輸入，而MISO正好相反。SCK信號用以使通過MOSI和MI-SO的數(shù)據(jù)輸人／輸出設(shè)備同步，它可以由主機驅(qū)動產(chǎn)生8個時鐘周期，用以完成一個字節(jié)在串行通道上的交換。SS用于從機的選擇，低有效。SPI模塊的配置和初始化可以通過寄存器SPCON完成，而數(shù)據(jù)的交換則需要使用寄存器SPSTA和SPDAT兩個寄存器，在軟件編寫過程中，SPI能否正常工作主要取決于對上述3個寄存器的操作。
在該設(shè)計中，SPI被配置為主機模式；SS端口處于無效狀態(tài)；AT89C5131通過MOSI端口向DSP傳輸參數(shù)及控制命令；DSP通過軟件設(shè)置P1．1(SS)端口的狀態(tài)表明數(shù)據(jù)是否正確接收，即若正確接收，則置P1．1為1，否則置P1．1為0；AT89C5131通過檢測P1．1的值來決定是否重傳數(shù)據(jù)。
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