来源：单片机与嵌入式系统应用 作者：四川大学 黄 郑 夏建刚

    摘要：针对嵌入式系统的精简特性，提出一种通过1个中断源高效管理多个串行口的有效方法，不但节省系统资源，而且实现了多个串行口中断的无漏检测与服务。

    关键词：嵌入式系统 rs232 多串口 cpld 中断

    近几年来，随着后pc时代的来临，具有简洁、高效等特点的嵌入式系统得到了飞速的发展。嵌入式技术发展到今天已将各种计算机技术多层次、多方面的交叉融合在了一起。嵌入式系统加快了工业设计进程，降低了开发成本及其风险，使用简便，扩展灵活，高效精简，可方便地应用于各工业领域。

    中断请求采用边沿触发来进行中断检测，通过将信号送到特定的引线来检测中断。每条引线对应一个可能的硬件中断，因为系统不能辨认哪个设备使用中断线，所以当多个1个的设备被设置成使用同一个特定中断时就产生了混乱。中断产生时，由专用的中断程序接管系统，首先把所有的cpu寄存器内容保存到堆栈里，并引导系统指向中断向量表。在中断程序执行后的一段时间中，中断控制软件把堆栈内容返回给寄存器，系统恢复中断发生之前 的状态。如此段时间中又有中断请求，将造成中断的设备判断混乱，从而会造成中断冲突、丢失，甚至使得设置无法正常工作。因此，每个中断通常被分配给单一的设备，使中断无法共享。

    传统方法中，扩展多个串行口是利用多个中断源；但在嵌入式系统中，花费大量的中断源来扩展串口无疑是大量的资源浪费。针对这种情况，为了节省紧张的系统资源，本文提出一种实现高效多串口中断方案，可以利用单一的中断源来管理多个扩展串口，并保证多个串口中断的无漏检测与服务。

    1 总体设计方案

    基本原理结构如图1所示。rs232串口通过驱动芯片max202转换成ttl电平，通过串口异步通信器件16c554输出中断请求，通过或门获得多个串口的中断请求intreq，再通过cpld与中断控制器相连接。中断线intreq通过cpld主要是在cpld中做了一个1位的控制寄存器inten，用作中断允许控制位，并且根据16c554的中断请求intreq和inten的状态来最终生成dly_irq，向cpu发出请求。cpu实时响应中断请求dly_irq。在中断服务过程中，cpu按顺序逐个检查多个扩展的串口中断源，有中断请求的就给予服务。当刚刚检查过的中断又出现时，一方面靠cpld中的一位寄存器intreq锁存；另一方面，当上一中断服务完毕时，cpld中的8位状态机保证了一定时间的延迟。此延时中，中断控制把堆栈内容返回给cpu寄存器，恢复能获得响应。这样，即使在多个串口中断密集发生的环境下，扩展的多个串行口仍可获得实时性和可靠性较高的中断响应。

    2 硬件实现

    （1）max202

    maxim公司的max202芯片是标准的rs232电平转换器，是符合rs232通信标准的接口芯片；功耗低，集成度高，只用单一5v电源，每片有2个驱动器和2个接收器，具有2组接收和发送通道；全部接口电路简单，可靠性高，可实现ttl电平和rs232电平的直接转换。

    （2）16c554

    16c554是集成异步通信元件。在fifo模式，传输和接收前数据缓冲为16字节数据包，减了cpu的中断数量。包含4个改良16c550异步传输器件，使得串行i/o更加可靠。每个信道实现串行和并行2种连接方式的转换；每个信道的状态可以通过cpu的操作读取，可以获取操作情况或任何的错误状态。三态输出为双向数据总线和控制总线提供ttl驱动能力、优先级中断系统控制、可编程的串行接口特性。

    （3）8259a

    8259a是可编程的中断控制芯片。每块芯片可管理8级向量中断，具有8条中断请求输入线irq0～irq7，1条外中断请求输出线；具有4种主要工作方式，即全嵌套、循环优先级、特定屏蔽和程序查询方式；同时，还有4种从属工作方式，即结束中断、读状态、中断请求