TMS320VC5402和PC機的UART研究與設(shè)計

1 引言

tms320vc5402以其低成本、低功耗、資源多的特點在通信、控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。片上集成了最大192kb存儲空間(64kb ram、64kb rom、64kb i/o)，具有時分多路串口tmd，2個緩沖串口bsp、8位并行主機接口hpi、可編程等待狀態(tài)發(fā)生器等，完全可以滿足數(shù)據(jù)處理及控制要求?；? 5402構(gòu)建的應(yīng)用系統(tǒng)中必不可少的是各種數(shù)據(jù)通信接口的設(shè)計。與并口相比，串行接口的特點是減少器件引腳數(shù)目，節(jié)省了硬件系統(tǒng)的體積，降低了接口設(shè)計的復(fù)雜性。實際應(yīng)用中，各系統(tǒng)之間需要實現(xiàn)異步串行數(shù)據(jù)傳輸和通信，而dsp5402具有同步串口，與標(biāo)準的異步串行接口不同，本文針對這種應(yīng)用，設(shè)計實現(xiàn)了dsp5402和pc機的異步串行通信。

2 串行通信和dsp5402串口

在工業(yè)控制和實際應(yīng)用中，串行通信的應(yīng)用已非常普遍，圖1示出常見的三種232通信方式，在此筆者選用短距離有線傳輸方式。目前，大多數(shù)pc機的串口采用 rs-232標(biāo)準，該標(biāo)準規(guī)定采用一個25腳的db25連接器，實際上rs-232的25條引線有許多是很少用的，所以目前較為常用的串口有9針和25 針，在普通電路設(shè)計中最為簡單且常用的是三線制接法，即在通信中不需要rs-232的控制聯(lián)絡(luò)信號，采用發(fā)送數(shù)據(jù)(txd)、接收數(shù)據(jù)(rxd)、地 (gnd)三腳相連，便可實現(xiàn)全雙工異步串行通信，本文即采用此法實現(xiàn)pc與dsp的串行通信。

dsp5402有2個多緩沖的同步串口，通過幀信號來控制數(shù)據(jù)流。每一個串口有6個信號:clkr/x:接收、發(fā)送時鐘信號，dr/dx:接收、發(fā)送串行數(shù)據(jù)信號，fsr/fsx:接收、發(fā)送幀同步信號;串行接口有5個寄存器:數(shù)據(jù)接收寄存器(drr)、數(shù)據(jù)發(fā)送寄存器(dxr)、串行接口控制寄存器 (spc)、數(shù)據(jù)接收移位寄存器(rsr)、數(shù)據(jù)發(fā)送移位寄存器(xsr)，其中3個存儲器映射寄存器(spc、dxr和drr)和2個程序不能直接訪問的寄存器(rsr和xsr)來操作，rsr和xsr在執(zhí)行雙緩沖功能時很有用。發(fā)送數(shù)據(jù)寫到dxr中，而接收數(shù)據(jù)從drr中讀取。其各寄存器配置及控制請參考文獻[2]。

3 dsp和pc機串口通信的軟硬件實現(xiàn)

3.1 dsp和pc機uart硬件連接

由上所述，pc機的異步串口和dsp5402的同步串口在數(shù)據(jù)格式以及傳送控制上有區(qū)別，但是通過必要的硬件控制和軟件模擬就可實現(xiàn)dsp5402與標(biāo)準串口間的通信。dsp5402和pc機的uart實現(xiàn)主要有二種硬件方法和二種軟件模擬方法。硬件方法如下:基于max3100的同步轉(zhuǎn)異步實現(xiàn)和利用 dsp5402 i/o模擬時序法。

max3110e內(nèi)部集成了全功能uart和內(nèi)置電泵電容以及土15kv esd保護的rs-232收發(fā)器。其中，uart部分采用兼容spitm/qspitm/microwiretm的串行接口，因而可節(jié)省線路板空間和微控制器的i／0引腳。由于rs-232部分使用了特有的低壓差輸出級，從而使雙接收/發(fā)送接口能夠在高速通信、正常電源下提供真正的rs-232特性，而功耗僅600μa。通過max3110e可實現(xiàn)同步串行數(shù)據(jù)接口到異步串行通信口(rs-232)的轉(zhuǎn)換，它可直接與pc機的串行口(com)相連。 max3110e具有尺寸小，價格低，功耗少，通信速率高等特點，因此有著較好的應(yīng)用前景。max3110e包括uart與rs-232兩個獨立的部分。其中，uart部分包括兼容于spi的串行接口、可編程波特率發(fā)生器、發(fā)送緩沖器及發(fā)送移位寄存器、接收緩沖器及接收移位寄存器、8字節(jié)接收fifo以及有四種可屏蔽中斷源的中斷產(chǎn)生器。而rs-232部分包括自帶電容的電泵，以及可由shdn對其進行硬件關(guān)斷的。

max3110e通過spi接口與dsp5402進行16位數(shù)據(jù)的全雙工通信。dsp5402通過bdx線向max3110發(fā)送的16位串行數(shù)據(jù)序列中包括傳輸格式控制字，如波特率設(shè)置、中斷屏蔽、奇偶校驗位等。dsp5402的mcbsp串行接口工作于spi模式時可直接與max3110進行連接。 dsp5402的bdx1與max3110的din連接作為發(fā)送數(shù)據(jù)線，bdr1與dout連接作為接收數(shù)據(jù)線，發(fā)送同步脈沖信號bfsx1作為片選信號，發(fā)送時鐘信號bclkx1作為max3110的串行時鐘輸入，硬件接口圖如圖2所示:

對于基于max3100的同步轉(zhuǎn)異步實現(xiàn)dsp5402編程如下:

stm spcr11，spsa1 ; 配置spcr11
stm #1800h，mcbsp1
stm spcr21，spsa1 ; 配置spcr21
stm #0000h，mcbsp1
stm pcr1， spsa1 ; 配置pcr1
stm #0a0ch，mcbsp1
stm rcr11，spsa1 ; 配置rcr11
stm #0040h，mcbsp1
… … ; 配置rcr21
stm xcr11，spsa1 ; 配置xcr11
stm #0040h，mcbsp1
… … ; 配置xcr21
stm srgr11，spsa1 ; 配置srgr11
stm #0027h，mcbsp1
… … ; 配置srgr21
rpt #20 ; 等待2個clksrg時鐘周期
nop
stm spcr21，spsa1 ; 配置spcr21
stm #0040h，mcbsp1
; 啟動mcbsp1采樣率發(fā)生器
rpt #20 ; 等待2個clkg時鐘周期
nop
stm spcr11，spsa1
stm #1801h，mcbsp1 ; 啟動接收
stm spcr21，spsa1 ; 配置spcr21
stm #0041h，mcbsp1 ; 啟動mcbsp1發(fā)送端
stm spcr21，spsa1 ; 配置spcr21
stm #00c1h，mcbsp1 ; 啟動幀同步脈沖
rpt #80 ; 等待8個clkg時鐘周期
nop
ld #0h，a
stm #0c042h，dxr11
; 配置max3110，2個停止位

配置完成即可發(fā)送數(shù)據(jù)，接收程序只需依據(jù)模式配置相應(yīng)的接收寄存器。圖5示出測試界面。

定時時間＝tx(1+tddr)x(1+prd)。

同時還可以通過軟件延時來設(shè)置通信波特率，方法如下:

delay: stm #1004h，ar6 ;通信速率:1200bps
banz $，*ar6-
nop
ret

其軟件模擬程序如圖6所示。

二種軟件模擬在pc機上均需運用串口調(diào)試助手測試，作者實現(xiàn)測試界面如圖6，為了滿足實際應(yīng)用需要，可以運用vc編寫自己的軟件。

主要討論了tms320vc5402和pc之間實現(xiàn)uart的方法，利用同步串口實現(xiàn)簡單、易行、穩(wěn)定; 利用軟件模擬不需專用硬件，靈活、方便、成本低，各自滿足自己的需求，二種方法均已測試通過，此思想對研究dsp5402和串口有一定的參考價值。