Texas Instruments TL16C550 — Асинхронный коммуникационный интерфейс (UART)

Описание

TL16C550 — это универсальный асинхронный приёмопередатчик (UART) с FIFO-буферами, разработанный компанией Texas Instruments. Микросхема является функционально совместимой с широко распространённым PC16550D от National Semiconductor и предназначена для последовательной передачи данных в компьютерных и встраиваемых системах.

Ключевая особенность TL16C550 — наличие 16-байтных FIFO-буферов как на приём, так и на передачу, что существенно снижает нагрузку на процессор по сравнению с предшественником 8250/16450 и позволяет работать на высоких скоростях без потери данных.

Микросхема используется в:

• Промышленных контроллерах и PLC;
• Встраиваемых системах (embedded) как расширение COM-портов;
• Телекоммуникационном оборудовании;
• Системах сбора данных;
• Модемах и шлюзах;
• Мультипорт-картах расширения (multi-serial PCI/ISA cards).

Технические характеристики

| Параметр | Значение | |---|---| | Тип | Asynchronous Communications Element (ACE / UART) | | Питание (Vcc) | 5 В ± 10% (для TL16C550C) / 3,3 В (для отдельных версий) | | FIFO | 16 байт приём / 16 байт передача | | Макс. скорость передачи | до 1 Мбит/с (при внешнем тактировании) | | Формат данных | 5, 6, 7, 8 бит | | Стоп-биты | 1, 1.5, 2 | | Чётность | Even, Odd, Mark, Space, None | | Асинхронный режим | Полнодуплексный | | Интерфейс к CPU | Параллельный, 8 бит (Intel/Motorola шина, выбор режима) | | Прерывания | Программируемые, приоритетные | | Управление модемом | CTS, RTS, DSR, DTR, DCD, RI | | Корпуса | PDIP-40, PLCC-44, TQFP-48, LQFP-48, N (DIP), FN (PLCC) | | Рабочая температура | 0…+70°C (коммерческий), −40…+85°C (промышленный индекс I) | | Программируемая частота Baud | Делитель 16-битный, внешний генератор | | Диагностика | Loopback-режим, тестовые функции | | DMA-режимы | Поддерживаются (режим 0 и 1, для TL16C550C) | | Регистры | Совместимы с 550-й серией (уровень регистра) |

Электрические параметры (типовые)

• Напряжение питания: 4,5…5,5 В
• Потребляемый ток: ~10 мА (тип., без нагрузки)
• Уровни: TTL-совместимые
• Макс. тактовая частота: 24 МГц (при 5 В) / 16 МГц (при 3,3 В для низковольтных версий)

Парт-номера (Part Numbers)

Texas Instruments выпускает TL16C550 в разных вариантах исполнения и температурных диапазонах:

| Парт-номер | Корпус | Темп. диапазон | |---|---|---| | TL16C550CN | PDIP-40 | 0…+70°C | | TL16C550CPN | PLCC-44 | 0…+70°C | | TL16C550CPFB | TQFP-48 | 0…+70°C | | TL16C550CIFN | PLCC-44 | −40…+85°C | | TL16C550CIPFB | TQFP-48 | −40…+85°C | | TL16C550CIN | PDIP-40 | −40…+85°C | | TL16C550CFN | PLCC-44 | 0…+70°C | | TL16C550CN | PDIP-40 | 0…+70°C | | TL16C550C-D | (дисковые/партии образцов) | — | | TL16C550CPTR | LQFP-48 (tapiero техн.) | 0…+70°C | | TL16C550CIPTR | LQFP-48 | −40…+85°C |

Окончание C = улучшенная 5-В версия с FIFO и доп. функциями, I = industrial.

Ранее также выпускалась серия TL16C550A / TL16C550B / TL16C550C, где каждая ревизия улучшала производительность и функциональность.

Совместимые модели и аналоги

Прямые функциональные/пиновые аналоги

• 1PC16550D / NS16550D (National Semiconductor / теперь TI) — оригинал, с которого скопирована м/с;
• ST16C550 (Exar / MaxLinear);
• XR16C550 (Exar — сейчас датируется частично);
• PC16550D (TI);
• 8250 / 16450 — предшественники (пин-совместимы для большинства корпусов, но без FIFO);
• 16C550/16C552 (Exar): 16C552 — двухканальный;
• ST16C554 / ST16C554D — четырёхканальные версии;
• SC16C550, SC16C650, SC16C752 (Philips/NXP);
• TL16C554, TL16C554A (TI) — четырёхканальный вариант;
• TL16C752, TL16C754 (TI) — улучшенные многофункциональные UART;
• XR16C854, XR16C/XR68 (Exar);
• MAX3100 / MAX3107 / MAX3108 (Maxim) — SPI/UART, но не пин-аналог;
• Fintek F81216D (UART плата-расширение, где базово 16550-совместимые ядра);
• WCH CH353, CH355, CH365 — китайские аналоги UART для плат расширения.

Заменяемые м/с (для ремонта старых плат)

• В старых ISA/PCI мультипорт-картах и материнских платах на 16550-ядра: TL16C550 заменим NS16550D1, PC16550D, ST16C550;

Уровень системы

Идеологически совместим с регистрами:

• COM-порт IBM PC, DOS/Win назначение адресов SPP 0x3F8, 0x2F8, 0x3E8, 0x2E8/UART (COM1-4);
• Программное ПО Terminal Master/Mode, UART драйверы ОС настраиваются автоматически (стандартные 16550 адреса регистров: THR, RBR, IER, IIR, FCR, LCR, MCR, LSR, MSR, DLL, DLM, SCR).

Области применения

1. Одноплатные встраиваемые компьютеры (SBC) 486/Pentium-класса;
2. PC-совместимые ISA/PCI промышленные карты расширения;
3. Мультимodем-шасси и решение Sequencer/Router;
4. Современные FPGA-платы с hard-core IAL (заменить open-cores soft-UART);
5. Эмуляция 16550 в FPGA (напр. opencores uart16550 — Pinout и register-level CL, идеология схожа).

Основные преимущества

✔ Стандарт де-факто последовательный UART для PC;

✔ FIFO 16×16 => меньше прерываний CPU;

✔ Совместим со всеми ОС на регистровом уровне;

✔ Пиново/функциональная «миграция» между изготовителями (TI / NXP / Exar / MaxLinear);

✔ Большой выбор корпусов и исполнений.

Битый PDF на последние тысячи символов – не нужен, но если нужно — полнотекстовый datasheet придётся синтезировать 100% по разделам PI совместимости c классической 550 баз — должны задать направления.