DSP與單片機通訊方式解析方案
1 引 言
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/171305.htm隨著計算機系統(tǒng)、通訊設備的迅猛發(fā)展,不間斷電源UPS(uninterruptible power supply)的應用范圍越來越廣。銀行、證券、通信基站等等對于UPS的需求量也是與日俱增。本文主要介紹200KVAUPS中的DSP[1]與單片機的兩種串行通訊方式,實驗證明:兩種通訊方式均可以使DSP和單片機順利通訊,并且使得算法控制和監(jiān)控順利實現(xiàn),均是行之有效的DSP與單片機的通訊方式。
目前,高速數(shù)字信號處理器(DSP,digital signal processor)
已經(jīng)廣泛應用于工業(yè)控制,電機控制,航天宇航控制等諸多復雜控制系統(tǒng)中。在電力電子領域,由于各種開關功率器件開關頻率越來越高,開關損耗越來越小,所以普通的8位單片機并不能滿足要求,TI公司的TMS320F240系列單片機因其具有快速的處理能力在大功率開關管控制方面已經(jīng)得到實踐認可,并在諸多復雜控制檢測系統(tǒng)中起到核心作用[4]。由于本系統(tǒng)中PFC整流電路以及逆變電路算法復雜,加之比較繁瑣的邏輯順序,所以分別需要一塊DSP對其進行控制。如果將監(jiān)控程序加入DSP中,鍵盤顯示以及數(shù)據(jù)存儲速度勢必要加入等待周期,同時會影響CPU的處理速度。所以,現(xiàn)大都采用另加一塊單片機對其進行監(jiān)控、鍵盤顯示、以及一些重要數(shù)據(jù)的備份。因此,在數(shù)字化UPS中串行通訊也顯得猶為重要。
2 MCS51單片機和TMS320F240的串行通訊
MCS51系列單片機內部具有一個全雙工串行口,該串行口有四種工作方式,可以利用軟件進行設置,由片內定時/計數(shù)器產生。串行口的接收發(fā)送數(shù)據(jù)均可以觸發(fā)中斷,并含有接收、發(fā)送緩沖器SBUF,兩個緩沖器共用一個字節(jié)地址。串行口是可編程的接口,對它的初始化只用兩個控制字分別寫入特殊功能寄存器SCON和電源控制寄存器PCON中即可。
TMS320F240中的串行外設接口(SPI)模塊,是一個高速、同步串行I/O口,它允許長度可編程的串行位流(1~8)位以可編程的位傳輸速度移入或移出器件。數(shù)據(jù)的傳輸需要三條線,即時鐘、發(fā)送和接收。串行通訊接口(SCI)模塊支持CPU和使用NRZ(Nonreturn-to-zero)的異步通訊設備之間的通訊,跟SPI不同的是SCI僅僅需要兩個I/O口進行數(shù)據(jù)傳輸,即發(fā)送端和接收端,所以在外圍硬件電路設計方面更容易實現(xiàn)。雖然外圍電路設計簡單可行,但是SCI數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣容^SPI要差很多,因為SPI具有的時鐘線可以使得兩塊芯片達到真正意義上的同步,而通過SCI連接的兩塊芯片各自有自己的時鐘,這就使得傳輸速度受到影響(最高可達64kb/s),有些應用場所在傳輸距離很短(15m以內)的情況下通常使用較為容易實現(xiàn)的SCI異步串行通訊。但對傳輸速率要求較高,或傳輸距離要求較長的情況下通常使用SPI(1.2km,10Mb/s) 同步串行通訊。故雖本系統(tǒng)才用SCI進行通訊,同時給出SPI設計方法,通過對照比較達到靈活運用DSP串行通訊接口的效果。
3 SCI接口實現(xiàn)DSP與單片機的串行通訊
在利用SCI連接外圍芯片的時候通常需要外加接口芯片,常用的有MAXIUM公司的MAX232A和MAX485[3]等等。本文給出SCI經(jīng)由MAX232A與單片機相連的,如圖1所示:
圖1 利用SCI實現(xiàn)的單片機與DSP通訊原理圖
MAX232A由監(jiān)控板上的普通+5V電壓供電,內部有一個電子槳電壓變換器,可以把輸入的+5V電源電壓變換成RS232C通訊的 10V電壓。這種芯片內部含有兩個發(fā)送器和兩個接收器,能夠滿足雙工發(fā)送器/接收器的電氣規(guī)范。并且此芯片可以完成RS232C電平到TTL/CMOS電平的轉換。
3.1 初始化設置
在異步通訊中必須先規(guī)定兩件事:一是字符格式,即規(guī)定每一陣數(shù)據(jù)的格式,二是采用波特率及時鐘頻率和波特率的關系。這些規(guī)定是通過初始化設置與串行通訊有關的寄存器來實現(xiàn)的。在TMS320F240中本系統(tǒng)中SYSCLK=24MHz,現(xiàn)選擇波特率為9600bps進行RS-232通信,確定波特率選擇寄存器的值BRR方法如下:
當BRR=1到65535時的串行通信接口異步波特率為:SCI異步波特率=SYSCLK/[(BRR+1) 8]其中BRR=SYSCLK/(SCI異步波特率 8)-1
當 BRR=0時的串行通信接口異步波特率為:SCI異步波特率=SYSCLK/16這里的BRR等于波特率選擇寄存器的16位值
根據(jù)上面公式計算得BRR=24 10 /(9600 8)-1=311.5 138H所以波特率選擇寄存器設置為SCIHBAUD=01H,SCILBAUD=38H
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