CN1039913A - 通信接口卡 - Google Patents

Abstract

本发明用于数字信号多路通信系统中，可完成各智能设备间的信息交换、监测与控制。使用IEEE488标准接口总线(GPIB)作为外部通信总线，完成与STD工业控制机内总线(Z80、6800CPU)的连接。本发明的特点是将泽洛格(Zilog)公司的Z80CPUDMA与英特尔(Intel)公司的8291芯片相连并完成了以上两条总线间在数据直接存贮(DMA)时的时序配合和同步问题。本发明解决了STD总线与IEEE488母线之间的大批量数据快速传输的问题。

Description

本发明属于国际专利分类表中的H04J    17/00及H04L7/00。

IEEE488接口标准母线是IEEE协会于1975年颁发的，它是为适应于自动测试系统（智能化测量仪器）而设计的一种通用并行接口母线（GPIB），采用这种标准母线的接口系统具有如下几个特点：

a、可组成任何所需的自动测试系统;

b、积木式结构，可任意拆卸或重新组建，也可以当普通仪器使用;

c、控制器可以是复杂的计算机，也可以是简单的程序控制器;

d、数据传输可靠，速度相当快;

e、使用灵活，价格低廉。

由于这种接口具有如此多的优点，因而使它广泛应用于物理、化学、生物、医学、雷达、通信、计量生产自动化、工业过程自动控制等各种科学研究与工程技术领域。

上面提到的总线是一种接口总线，而STD-BUS是一种8位的计算机内部总线。采用STD-BUS的计算机具有如下几方面的特点：

a、标准化、模块化（插件板式、往往一块板具有某一特定的功能）;

b、可靠性高、故障少，可用于环境比较恶劣的地方;

c、拆卸，更换和维修特别方便;

d、扩展与开发也十分灵活。

由于STD-BUS具有这样多的优点，因而它广泛地使用于计算机工业自动控制与监测，同时也可用于数据及文字方面的处理。

STD工业控制机总线系统与IEEE488总线标准都具有用于智能仪表、工业过程自动控制的显著优点，但将两者统一为一体现在还很少有人过问;在使用DMA数据传输中STD工业控制机总体系统就很少使用，更不用说使用于STD工业控制机总线与IEEE488总线的连接了。

本发明的目的在于解决采用STD-BUS的计算机（通常是一个仪器）与其它仪器或高一级的计算机的快速通信问题。本发明具有下列特点：

a、解决了STD-BUS到IEEE488接口母线的通信协调问题;

b、解决了Zilog器件（如Z80DMA）与Intel器件（如Intel    8291、8293）之间的时序配合问题;

c、配备了Z80DMA，使通信速度进一步加快，设计速度可达4Mbit/S，而RS-232C的最大速度为9.6K    baud/S）。同时也可以拔掉DMA，用程序查询或软件中断的方式进行通信;

d、功能较为齐全（包括听、讲等多种功能）。且程序用汇编语言编写。

e、器件集中在一块标准的STD总线插件板上，使用灵活方便。

本发明的要点在于对Z80DMA与Intel8291的硬件配合主要有两个方面：（1）接口提出中断的方式;（2）8291与Z80系统总线的时序配合。

1.中断方式

由于Z80DMA和8291都有中断（INT）引出脚，因此在使用Z80DMA和8291配合应用时，存在多种中断申请方式。在此选用了Z80中断方式2使中断变得更为灵活。8291的DREO、 DACK、INT等引脚与它们内部存贮器有关，这些存贮器与中断控制字有对应关系。在8291接收或者发送时，DREO和INT脚的电平变化都可能允许位的BI和BO的变化受到影响，并且在接收或发送完成时DREO和INT都将自动复位。所以可以在电路上省略 DACK这条线，同时可以用INT脚代替DREO完成DMA申请。这样8291的INT脚便具有2个功能：1）通过Z80DMA向Z80CPU申请中断;2）完成在DMA时的DMA申请。

2.Z80DMA与Intel8291的时序配合

从硬件与软件的角度考虑，当8291在申请数据传输时，要求Z80DMA仅在一次总线请求中完成全部的数据传输。这一点是为了保护数据的完整性，同时也是为了不使有意外中断而使DMA终止或破坏程序的运行。另外为了尽量利用DMA的效能而不选用单字节传送方式，故选用了连续传送方式，即在一旦Z80DMA总线占用将一直到所规定的数据全部传送完为止。而Z80DMA与8291在DMA方式时的同步工作，是把8291的INT脚间接地连到Z80DMA的RDY脚，并使它能在总线读后复位。使Z80DMA等待外接口数据的就绪，这一电路与时序关系见图2。图2中 Y₁为Z80DMA的片选，当读写Z80DMA时， IORO和 Y₁通过G₁使RDY复位;G₂确保在DMA方式时复位RDY，而在中断申请期间保持中断请求，并使Z80DMA与8291同步;G₃置位RDY使其完成申请中断和数据传输的作用。

在中断过程中，由于主程的运行，有关I/O口的Z80指令会使中断源消失，而使中断失败，为了避免出现这种现象，采用了以下的中断保护电路，它能在中断申请时，识别Z80，I/O口指令，从而屏蔽接口卡中的<I/O>使能线（双向）。这样就可完成中断保护的功能，在跳过Z80I/O口指令后，再有效地提出中断申请。这部分可见图3中断保护电路。其功能：在接口卡I/O输入输出中，当 Y₀、 Y₁、 Y₂中的一条变为低电平，使I/O指令识别输出线复位，在一次识别出I/O指令后，由I/O信号的上升沿复位I/O指令识别电路。

BUSAK使I/O线控制，可由<I/O>到I/O导通， Ml作为识别的启动命令。

接口软件包括通信口双方共两套，而每一套将能完成收和发的主从控制功能。根据IEEE-488接口的约定，现将从系统的一端可以通过服务请求SRQ及相应的处理使其成为主控者（在接口卡上没有8292总线控制器，因此在这里叙述的接口不能真正成为主控系统，但可通过SRQ通知主控者作相应的处理，并使自己成为只讲/只听或其它状态），因此接口双方的程序流程大致相同。而系统的初始化流程是系统的一端首先将自己置为从系统，然后根据人为规定将系统中的某一个变成主控者。系统程序，数据及状态空间可按图5配置。当为系统控者时使用的子程序流程发送或接收数据。图6是从系统接收中断流程图，在STD-IEEE488通信接口卡上的一个显著特点是中断内完成DMA的数据传输（也可采其它方式的数据传输）。这样做的目的是使中断源减少，使在一次接口中断内完成数据传输，并再次初始化中断电路（准备下一次的接口中断）。

非DMA的数据传输主要是用于给设备加指令用，通过软件将指令及控制码存放于特定的缓冲器，收发DMA用于大数量数据块的快速传输。

用以上电路及软件制作了STD-IEEE488通讯接口卡，它完全符合STD总线的规定，并且在板上附有Z80DMA，可供STD总线系统使用。由于它可与Z80CPU相连接。通过总线转换插头同样可与Z80单板机相连。Z80系统与PC机（PC机中配有PC-IEEE488适配器）可以通过这块板完成程序存储，加装的功能。并能进行快速的数据交换。附图说明：

图1为STD-IEEE488接口卡框图，图中C代表控制线，A代表地址线，D代表数据线，Intel8291为听者/讲者接口芯片，Intel8293为接收发送电路芯片。

图2为中断与DMA申请电路，图中Y₁为Z80DMA的片选

图3为中断保护电路

图4为程序、数据及状态空间分配

图5为从系统中断服务程序流程

STD总线与IEEE488总线现都用于机器人的智能与控制领域。在解决了两总线之间的快速通讯后，将使数据信号处理的实时性进一步提高;解决快速缓存问题，如将HP5345A频率计的测量频率值快速缓存，以便作微波信号频率的短期稳定度测量;如用在航测中的实时数据采集和存储。STD-IEEE488通讯接口卡还对工业小系统如机床，机械手同步控制及仪表等具有明显的效果。

Claims (4)

1、一种由通用集成电路、多种功能选择开关、STD、IEEE488总线及相应软件构成的通信接口卡，其特征在于STD工业控制机总线与IEEE488总线连接在一起，在STD总线与IEEE488接口标准总线之间实现程序加载和DMA快速大批量的数据交换。

2、按照权利要求1所述的通信接口卡，其特征在于它是由Z80DMA、D7210、DS75160、DS75162、74LS138、74LS32、74LS74、74LS00集成电路及地址选择开关，时钟切换开关、中断优先级开关、DMA与非DMA切换开关等构成，并完成接口中断及DMA功能的接口卡。

3、按照权利要求1所述的通信接口卡，其特征在于Z80DMA与D7210构成了能完成Z80系统的矢量中断和DMA请求的时序组合电路。

4、按照权利要求1所述的通信接口卡，其特征在于多种功能的软件有数据块DMA听、讲，程序软件听、讲，控制与串并点名，装置触发及在中断服务程序中进行DMA和Z80DMA的中断再次初始化的中断服务程序。

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