DSP芯片基于SCl6C750B的RS232接口設(shè)計
TMS320C32是32位浮點DSP芯片，在數(shù)字信號處理和自動化領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用;而RS232(EIA232)是自動化控制領(lǐng)域中一種基本的串行異步通信規(guī)約。在開發(fā)基于TMS320C32 的熱力系統(tǒng)測控裝置時，采用SCl6C750BUART芯片擴展出實現(xiàn)RS232規(guī)約的通信串口。文章介紹此串口收發(fā)中斷程序的設(shè)計和基于C語言的串口通信中斷例程的有關(guān)問題。
關(guān)鍵詞：TMS320C32 SC16C750B RS232 UART DSP
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(yīng)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”(handshakemode)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(yīng)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(ElectronicIndustries 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3 Mbps，引腳與TLl6C750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 SCl6C750B UART芯片
SCl6C750B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?
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;
⑧4種可選擇接收中斷級別;
⑨標準Modem接口;
⑩引腳與STl6C>t50/550、TLl6C450/550、PC16C450/550，軟件與SCl6C750及TL16C750兼容。其他一些特點不再贅述。
SCl6C750B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：
①UART的地址被分配到TMS320CC32的IOSTRB外部存儲器空間，片選信號對應(yīng)的地址即為UART的基地址。
②RXRDY、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)。
③UART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1 Mbps，。
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1.8432 MHz。
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(yīng)TMS320C32的IOSTRB空間中的0x810100h，即SCl6C750B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SCl6C750B片內(nèi)寄存器的功能，然后確定在本設(shè)計中SCl6C750B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 SCl6C750B片內(nèi)寄存器
表2給出SCl6C7 150B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SCl6c750B之間的操作方式、數(shù)據(jù)傳輸幀格式、SCl6C750B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：
①SCl6C7 150B工作在DMA模式0(DMA mode O)。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。
②TMS320C32與SCl6C750B 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(yīng)的中斷服務(wù)例程完成數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。[!--empirenews.page--]
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)就等于波特率(baud rate)。如果外部時鐘頻率(XTAL1clock frequency)為1.8432 MHz、波特率19 200 bps時，對應(yīng)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
#include
//聲明SCl6C750B寄存器的結(jié)構(gòu)
typedef struet{
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;
//SCl6C750B的寄存器基地址為0x810100h
SerialPort SD={
0x810100h，0x810100h,0x810101h，
0x810102h，0x810102h，0x810103h，
0x810104h.0x810105h， Ox810106h
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19 200 bps
outport(sp.DLM，0x00);
outport(sp.LCR，0xlF); //數(shù)據(jù)幀格式
outport(sD.FCR，0xAl)} //DMA mode 0
outport(sp.IER，0x07); //中斷使能
;
}
//INTO中斷服務(wù)例程——數(shù)據(jù)接收
unsigned char recvdata;
void c_int-1(void){
recvdata=inport(sp.RHR);
;
}
//INT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新片，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。
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