DSP與PC機串行通訊的設計

　　1 引言

　　DSP 既是Digital Signal Pricessing 的縮寫，也是Digital Signal Pricessor 的縮寫。前者是指數(shù)字信號處理的理論和方法，后者則是指用于數(shù)字信號處理的可編程微處理器。TMS320F240 系列是在TMS320F2000TM 平臺下的一種定點DSP 芯片，是專為數(shù)字電機控制和其他控制應用系統(tǒng)而設計的16位定點運算的DSP。它集合了DSP 的高速運算功能與電機的強大控制能力，為控制系統(tǒng)應用提供了一種理想的解決方案。TMS320F240 片內外設有一個16 位的同步串行外圍接口（SPI），一個用于串行通訊接口的SCI 模塊，雙10 位A/D 轉換器，帶中斷的看門狗定時器模塊（WDT），帶有鎖相環(huán)（PLL）時鐘發(fā)生器。另外，還集成了兩個事件管理模塊EVA 和EVB。因此，TMS320F240 不僅具有高速數(shù)據(jù)處理能力，還具有控制和事件管理能力，可完成人機界面、與上位機進行串行通信等功能。

　　2 串行通訊接口（SCI）模塊

　　SCI 接收器和發(fā)送器是雙緩沖的，每一個都有他自己單獨的使能和中斷標志位。兩者可單獨工作，或在全雙工的方式下同時工作。為了確保數(shù)據(jù)的完整性，SCI 對接收到的數(shù)據(jù)進行間斷檢測、奇偶性校驗、超時和幀出錯的檢查。通過一個16 位的波特率選擇寄存器，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣瓤梢员痪幊虨?5535多種不同的方式。SCI 的串行通信接口包括SCIRXD（串行通信數(shù)據(jù)接收）和SCITXD（串行通信數(shù)據(jù)發(fā)送），在不使用SCI 時，這兩個引腳也可作通用I/O 口。發(fā)送和接收的操作可以利用狀態(tài)標志位通過中斷驅動或查詢算法來完成。與之相關的主要寄存器：發(fā)送緩沖寄存器SCITXBUF、接收緩沖寄存器 SCIRCBUF、接收仿真緩沖寄存器SCIRXEMU；通信控制寄存器SCICCR、中斷使能和內部時鐘使能SCICTL1 和SCICTL2 、波特率選擇高字節(jié)寄存器SCIHBAUD、波特率選擇低字節(jié)寄存器SCILBAUD、優(yōu)先級控制寄存器SCIPRI、引腳控制功能SCIPC2 以及反映通信狀態(tài)SCIXST 等。

　　串行通信接口模塊有兩個多處理器通信協(xié)議：空閑線多處理器模式和地址多處理器模式?？臻e線模式在地址前留有一個固定空間，該模式?jīng)]有附加的地址 /數(shù)據(jù)位，它在處理包含多于10 個字節(jié)的數(shù)據(jù)塊方面比地址位模式更有效；地址位模式在每個字節(jié)中加入一個額外位（地址位）來區(qū)分地址和數(shù)據(jù)，這種模式在處理多個小數(shù)據(jù)塊時更有效。

　　3 RS-485串口通信

　　RS-232 雖然被廣泛接受，但其數(shù)據(jù)傳送的速度慢、在現(xiàn)代網(wǎng)絡通信中已暴露出的接口處各信號間容易產(chǎn)生干擾等明顯的缺點。RS-232 只能傳輸15 米，不能滿足遠距離傳輸要求，而RS-485 最大傳輸距離為1200 米，最大傳送速率可達10Mb/s。因此，RS-485 在遠程通信和多機總線系統(tǒng)中具有很大吸引力。MAX48X／49X 系列收發(fā)器芯片適合于RS 一422／RS 485 通信標準。其主要有以下特點：

　　·單+5V 電源供電；

　　· 低功耗：工作電流120～ 500μA ：

　　· 驅動過載保護；

　　· 通信傳輸線上可掛32 個收發(fā)器方便組成半雙工通信電路；

　　· 共模輸入電壓范圍：-7V ～ + l2V

　　MAX485 為8 腳封裝，引腳配置如圖l 所示，各引腳功能說明如表l 所示。

　　表1

　　本設計以PC 機為主機，TMS320F240 為從機，主從機之間進行串口通信。TMS320F240 與PC 機之間采用RS 一485 標準進行半雙工通信的接口電路如圖2 所示。其中，接收器和驅動器的選擇由TMS320F240 的XF／IOPC2 引腳控制。由于一般PC 機上提供的是標準的RS 232 C 串行接口，因此，需要RS 232C／RS485 轉換器進行接口轉換。

　　4 上位機PC機的軟件設計

　　上位機PC 采用高級語言C，在用C 語言開發(fā)DSP 應用程序時，需要嵌入一句或幾句匯編語言，如在程序的初始化階段對INTM、SXM 等位的配置。用asm 的方式就可以實現(xiàn)單句匯編語言的嵌入。

　　Code Composer Studio 簡稱CCS，是TI 公司推出的為開發(fā)TMS320 系列DSP 軟件的集成開發(fā)環(huán)境（IDE）。CCS 工作在Windows 操作系統(tǒng)下，類似于VC++的集成開發(fā)環(huán)境，采用圖形接口界面，提供有編輯工具和工程管理工具。在CC 環(huán)境下串行通信有兩種方式：即同步方式和異步方式，在此僅討論異步方式中的串行通信。PC 串行口發(fā)送器輸出端和接收器輸入端的數(shù)據(jù)格式為幀信息格式，與TMS320F240的SCI 口格式相同。通信時，雙方必須約定通信數(shù)據(jù)傳輸格式、傳輸速率及各自工作方式等。本文設計，當上位機請求通訊時，先發(fā)請求通訊命令，下位機有效接收并判斷，確認后向上位機發(fā)響應碼。上位機在收到響應碼后，再發(fā)操作命令。雙方約定：波特率208h；8 位字符，一位停止位，無校驗；傳送方式：PC 機采用查詢方式接收數(shù)據(jù)，TMS320F240 采用中斷方式接收數(shù)據(jù)。