DSP芯片基于SC16C750B的RS232接口設(shè)計
加入技術(shù)交流群
引言
美國ti（texas instruments）公司的系列dsp芯片采用哈佛結(jié)構(gòu)、流水線操作、專用硬件乘法器、快速dsp指令，使其在數(shù)字信號處理，通信和工業(yè)自動化等領(lǐng)域得到廣泛應用[1]。tms320c32是32位浮點處理器。它除了上述特點外，還具有增強型存儲器接口、靈活的啟動裝載（boot loader）、可重定位的中斷矢量表、靈活的中斷方式和其他外設(shè)[2]；其通信功能只包括片上集成的一個串口，但在設(shè)計中此串口一般被串行a/d或d/a芯片占用，或者被用于與另一片dsp芯片在“握手模式”（handshake mode）下直接連接。[3]
雖然tms320c32串口有多種工作方式[3,4]。但通過串口相應的寄存器并不能直接配置出符合rs232標準的通信串口，而rs通信串口是自動化控制設(shè)備的一種基本通信方式，如pc機或其他各種基于微處理器的控制裝置。rs232標準在1991年被標準化組織eia（electronic industries association）重命名為eia232標準[5]，是一種異步串行通信標準，包括機械連接、信號功能、電壓特性和通信協(xié)議等幾個方面的規(guī)定。
采用1片sc16c750b uart芯片[6]來完成tms320c32的rs232串口的設(shè)計。此uart最高的串行數(shù)據(jù)速率可達3mbps，引腳與tl16c750兼容，并且具有64字節(jié)接收和發(fā)送fifos以及自動硬件流量功能。這些特征使串口通信更加高效、可靠。
1 tms320c32的rs232串口硬件設(shè)計
在基于微處理器開發(fā)的自動控制裝置設(shè)計中，一般并不需要串行通信的長距離傳輸，故普遍采用“零－modem”方式（null－modem or zero－modem）實現(xiàn)一對異步串口連接。圖1為一種“零－modem”連接方式（具體信號的意義可見rs232標準）。
由于rs232標準的異步通信規(guī)約數(shù)據(jù)幀都帶起始位和停止位，并且sc16c750b uart芯片具有自動硬件流量控制功能，因此可以進一步忽略與modem相關(guān)的控制信號（dtr、dsr、cd、rts、cts），簡化連接。
1.1 sc16c7550b uart芯片
sc16c750b為異步串行通信芯片[6]，帶標準modem接口，它具有以下主要特點：
（1）標準異步錯誤位和幀格式位（起始位、停止位、奇偶校驗位），并且?guī)袷娇删幊蹋?
（2）軟件可選擇波特率；
（3）發(fā)送和接收各64字節(jié)fifos；
（4）發(fā)送、接收、線路狀態(tài)等中斷可獨立控制，并且中斷優(yōu)先級可額編程；
（5）獨立的接收時鐘。
（6）在5v工作電壓下，發(fā)送或接收速率可達5mbps；
（7）自動硬件流量控制
（8）4種可選擇接收中斷級別；
（9）標準modem接口；
（10）引腳與st16c450/550、tl16c450/550、pc16c450/550，軟件與sc16c750及tl16c750兼容。其他一些特點不再贅述。
sc16c750b主要引腳的功能如表1所列，更具體的資料可見文獻 [6] 。
1.2 硬件原理
硬件設(shè)計的總體思路：
（1）uart的地址被分配到tms320c32的iostrb外部存儲器空間，片選信號對應的地址即為uart的基地址。
（2）rxrdy、txrdy分別作為接收、發(fā)送中斷信號，分別接c32的中斷外部引腳int0、int1、并且c32的中斷觸發(fā)方式設(shè)為低電平觸發(fā)。
（3）uart的tx、rx引腳均為cmos電平，而rs232采用的是“負邏輯電平”。本設(shè)計采用1片max3232[7]完成它們之間的電平轉(zhuǎn)換和驅(qū)動，其數(shù)據(jù)傳輸速率最高達1mbps。
（4）使接收部分和發(fā)送部分的波特率相同，此時rclk接baudout引腳。
（5）外部參考時鐘頻率為1.8432mhz。
1.3 uart擴展rs232串口原理
依據(jù)上面的整體思路設(shè)計出硬件電路，如圖2所示。
圖2中的端口信號，如數(shù)據(jù)和地址總線、復位信號、中斷信號，完成與tms320c32之間的連接。本設(shè)計中片選信號對應tms320c32的iostrb空間中的0x810100h，即sc16c750b的內(nèi)部寄存器的基地址。
2 tms320c32的rs232串口軟件功能設(shè)計
串口工作模式控制和數(shù)據(jù)收發(fā)都是通過tms320c32對uart內(nèi)部相關(guān)寄存器的讀寫操作來完成的。因此，首先分析一下sc16c750b片內(nèi)寄存器的功能，然后確定在本設(shè)計中sc16c750b的工作模式，并且給出該串口的初始化程序、中斷發(fā)送程序和中斷接收程序。程序以c語言寫成。
2.1 sc16c750b片內(nèi)寄存器
表2給出sc16c750b內(nèi)部寄存器的功能描述。寄存器各位意義可參見該芯片的數(shù)據(jù)手冊。
2.2 程序設(shè)計
首先初始化編程，以確定tms320c32與sc16c750b之間的操作方式、數(shù)據(jù)傳輸幀格式、sc16c750b自身的工作模式、數(shù)據(jù)傳輸波特率的設(shè)置等工作。設(shè)定：
（1）sc16c750b工作dma模式0（dma mode 0）。在此模式下，每當發(fā)送寄存器thr為空，txrdy信號會降為邏輯低電平。只要接收寄存器rhr被裝載了一個字符，rxrdy會立刻降為邏輯低電平。
（2）tms320c32與sc16c750b uart之間的操作方式采用中斷操作方式，中斷方式相對于查詢方式可以提高tms3320c32的工作效率。tms320c32的int0中斷引腳接uart的rxrdy信號，int1接txrdy信號。這樣，由int0、int1對應的中斷服務(wù)例程完成數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。
（3）數(shù)據(jù)傳輸幀格式：數(shù)據(jù)字長8位、2位停止位、偶校驗。
（4）設(shè)置波特率。
在rs232電平邏輯中，串行數(shù)據(jù)速率（serial data rate）就在等于波特率（baud rate）。如果外部時鐘頻率（xtal1 clock frequency）為1.8432mhz、波特率19 200bps時，對應的波特率除數(shù)（divisor）為6。
用c語言開發(fā)[8]tms320c32的串口通信程序。初始化程序如下：
＃include＜stdlib.h＞
＃include＜ioports.h＞
//聲明sc16c750b寄存器的結(jié)構(gòu)
typedef struct{
unsigned rhr；//接收保持寄存器
unsigned thr；//發(fā)送保持寄存器
unsigned ier；//中斷使能寄存器
unsigned fcr；//fifo控制寄存器
unsigned isr；//中斷服務(wù)狀態(tài)寄存器
unsigned lcr；//線路控制寄存器
unsigned mcr；//modem控制寄存器
unsigned lsr；//線路狀態(tài)寄存器
unsigned msr；//modem狀態(tài)寄存器
unsigned spr；//便箋寄存器
unsigned dll；//波特率除數(shù)低字節(jié)鎖存器
unsigned dlm；//波特率除數(shù)高字節(jié)鎖存器
}serialport；
//sc16c750b的寄存器基地址為0x810100h
serialport sp＝{
0x810100h，0x810100h，0x810101h，
0x810102h，0x810102h，0x810103h，
0x810104h，0x810105h，0x810106h，
0x810107h，0x810100h，0x810101h，
}；
void main（void）{ …
//波特率設(shè)置
outport（sp.lcr，0x80）； //lcr[7]＝0
outport（sp.dll，0x06）； //波特率19 200bps
outport（sp.dlm，0x00）；
outport（sp.lcr，0x1f）； //數(shù)據(jù)幀格式
outport（sp.fcr，0xa1）； //dma mode 0 outport（sp.ier，0x07）； //中斷使能
…
}
//int0中斷服務(wù)例程——數(shù)據(jù)接收
unsigned char recvdata；
void c_int01（void）{
recvdata＝inport（sp，rhr）；
…
}
//int1中斷服務(wù)例程——數(shù)據(jù)發(fā)送
void c_int02（void）{
outport（sp.thr，transdata）；
…
}
3 結(jié)論
tms320c32是一種高性價比的32位浮點dsp芯片，但其通信功能相對較弱。采用sc16c750b uart芯片擴展tms320c32的rs232串行口，用于實際溫度和壓力測控裝置中，經(jīng)驗證，數(shù)據(jù)通信可靠。
評論