GPIB接口专用芯片TNT4882

　　摘要：TNT4882是美国NI公司推出的一款GPIB接口专用芯片。文中介绍了其内部结构、外围时钟电路和部分重要的寄存器，给出了GPIB接口设计中对TNT4882编程的基本思路和注意事项。

　　关键词：GPIB 接口 TNT4882

　　1 概述

　　TNT4882是美国NI公司的一款单芯片、高速、听/讲功能的兼备的GPIB(General purpose interface bus)接口专用芯片。它内部集成了Turbo488(高速传输电路)以及NAT4882(IEEE488.2兼容电路)，并拥有诸多新的特性，能够兼容ANSI IEEE Standard 488.1和ANSI IEEE Standard 488.2规范，因而可以为GPIB系统提供一套完整的解决方案。为了达到更高的传输速率。TNT4882采用了单芯片FIFO缓存电路设计，其内置的16个增强型IEEE 488.1兼容收发器可以直接连接GPIB总线，以实现HS488传输模式(一种新的GPIB高速传输模式)。在兼容性方面，它与以往使用的μPD7210、TMS9914A中的寄存器设置完全兼容，用户可以将以前所用的代码直接移植到TNT4882上。同时，它所包含的Turbo488电路及其诸多新特性也可以在一定程度上减少软件的开销。另外，TMT4882还具有灵活的CPU接口，可以方便地连接各种16位或8位微处理器，并将CPU发出的消息和信号转化成相应的GPIB消息和信号，以使实现GPIB设备和CPU及内存之间的通信。

　　

 

　　图1 双芯片模式结构框图　点击放大

　　2 内部结构和外围时钟电路

　　2.1 TNT4882的内部结构

　　TNT4882的内部结构以其工作模式的不同而有所不同。工作模式可分为单芯片模式和双芯片模式两种，而双芯片模式又可分为Turbo+7210模式和Turbo+9914模式。工作模式的选择和转换由寄存器的设置来决定，不同的工作模式决定着FIFO与GPIB的连接方式、寄存器的状态和访问属性。

　　在双芯片工作模式下，NAT4882相当于μPD7210(Turbo+7210模式)或TMS9914A(Turbo+9914模式)，但功能更加强大。此时的结构及工作过程如图1所示。当前GPIB写数据时，CPU首先将数据写入TNT4882的FIFO里，并由传输状态机将数据从FIFO传至NAT4882电路，再由NAT4882电路将数据传送至GPIB上;而当从GPIB上读数据时，过程则正好相反。

　　在单芯片工作模式下，FIFO可直接与GPIB相连而不需要传输状态机，其结构如图2所示。此时，TNT4882中寄存器的设置与Turbo+7210模式类似。

　　由于单芯片模式采用的是最简单且最快速的结构，且是NI公司推荐的TNT4882工作模式，因此，本文主要讨论这种模式。

　　2.2 外围时钟电路

　　TNT4882工作时需要40MHz的驱动时钟，产生时钟信号的方法有两种：一是采用40MHz的CMOS晶振，将晶振的输出接至TNT4882的XTALI管脚，并将XTALO管脚悬空;二是采用如图3所示的外围时钟电路。

　　

 

　　图2 单芯片模式结构框图 图3 TNT4882外围时钟电路　点击放大

　　3 寄存器简介

　　TNT4882内部寄存器的数量和种类都很多，而且在不同的工作模式下，寄存器的情况又不尽相同。本文只对单芯片模式以及与最基本的GPIB操作有关的一些寄存器进行简要地介绍。

　　需要注意的是，TNT4882内部的寄存器都是8位的。所以，每个寄存器的控制字也必须是8位。寄存器的地址通常是TNT4882的基地址加上各个寄存器所对应的偏移量。TNT4882的基地址由硬件电路决定，而每个寄存器对应的偏移量则是固定的，其范围从0至0x1F。寄存器有三种类型：只读、只写和读/写。表1列出了一些比较重要的寄存器类型。

　　表1 TNT4882的部分寄存器

　　寄存器英文缩写偏移量类 型

　　命令寄存器CMDR1C只写

　　辅助模式寄存器AUXMR0A只写

　　连续轮询模式寄存器SPMR06只写

　　握手选择寄存器HSSEL0D只写

　　高速使能寄存器HIER13只写

　　多功能寄存器MISC15只写

　　地址模式寄存器ADMR08只写

　　地址寄存器ADR0C只写

　　中断寄存器0IMR01D只写

　　中断寄存器1IMR102只写

　　配置寄存器CFG10只写

　　总线控制寄存器BCR1F只写

　　总线状态寄存器BSR1F只读

　　地址状态寄存器ADSR08只读

　　FIFO缓存AFIFOA19读/写

　　FIFO缓存BFIFOB18读/写

　　计数寄存器0CNT014读/写

　　计数寄存器1CNT116读/写

　　计数寄存器2CNT209读/写

　　计数寄存器3CNT30B读/写

　　4 软件编程

　　TNT4882是一种需要软件编程的集成电路。其内部各个寄存器的状态决定或标志着芯片及GPIB的工作状态。在GPIB接口设计中，只有通过编程对寄存器进行正确设备，才能实现对GPIB的各种操作。以下是编程的基本思路和注意事项。

　　4.1 芯片初始化

　　最典型的初始化程序需完成以下工作：

　　(1)复位TNT4882器件中的Turbo488电路;

　　(2)将TNT4882设置成Turbo+7210模式;

　　(3)将TNT4882设置成单片机模式;

　　(4)使Local Power-On信号有效;

　　(5)配置TNT4882以为GPIB操作作准备，其具体任务是设置TNT4882的GPIB地址、设置初始串行轮询响应、设置初始并行轮询响应、清除或设定中断、设置GPIB握手参数等。

　　(6)清除Local Power-On信号，开始GPIB操作。

　　上述工作只是编程时考虑实现各种功能的基本原则，设计得可以根据自己的实际需要，对TNT4882进行适当的编程，而没有必要完成每种功能的设置。

　　4.2 GPIB数据传输

　　用TNT4882进行GPIB数据传输时，需经历初始化、数据传输和传输终止三个阶段，传输初始化步骤如下：

　　(1)正确设置TNT4882的地址模式。在GPIB写操作之前，应将TNT4882设置成讲状态;而在GPIB读操作之前，要将TNT4882设置成听状态;

 

　　(2)清空FIFO，为数据传输作准备;

　　(3)向配置寄存器中写入正确的控制字以设定传输参数;

　　(4)将欲传输字符个数的二进制补码写入计数寄存器;

　　(5)如果需要的话，可以设置DMA参数并使用DMA方式进行传输;

　　(6)根据需要，合理设置或清除中断;

　　(7)向TNT4882发送传输命令。

　　在传输初始化完成之后，就可以在系统内存和GPIB之间传输数据了。此时，所要考虑的只是如何协调内存和FIFO间的工作，而TNT4882会自动管理FIFO与GPIB间的数据传输。通常可以选择两种传输方式：DMA方式和程序控制方式。若使用DMA方式，则必须在传输初始化时对TNT4882进行正确设定。如果使用程序控制方式，则需设计控制程序来对数据传输进行管理。控制程序的基本流程如图4所示。

　　当数据传输终止时，还应进行以下几步操作：

　　(1)向TNT4882发送停止命令;

　　(2)若使用了DMA方式，还需禁止外部的DMA控制器;

　　(3)清除所有的中断设置。

　　5 结束语

　　使用TNT4882时，除了要求外接一个40MHz的外部时钟以外，几乎不需要其它任何辅助电路，因而大大简化了接口电路的设计和开发。通过笔者的实验证明：TNT4882是一款廉价的、高性能的GPIB接口专用芯片，是GPIB接口设计的理想选择。