利用異步通信芯片16C552實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與DSP的串行通訊

摘要：介紹了異步通信芯片16C552的功能、特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)和內(nèi)部寄存器，給出了用16C552芯片實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與DSP串行通訊的方法，同時(shí)給出了它們之間的硬件接口電路和軟件初始化程序。 關(guān)鍵詞：16C552;串行通訊;異步 當(dāng)實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與DSP的串行通訊時(shí)，通?？芍苯永肈SP的串行通訊接口(SCI)模塊和SCI多處理器通訊協(xié)議(即空閑線路模式和地址位模式)來在同一串行線路中實(shí)現(xiàn)多個(gè)處理器之間的通訊，也可以采用SCI異步通訊模式實(shí)現(xiàn)串行通訊。這兩種方式雖然都能方便地實(shí)現(xiàn)串行通訊，但它們都需占用系統(tǒng)較多的硬件和軟件資源，

因而不適用于對(duì)實(shí)時(shí)性要求比較高且系統(tǒng)資源緊張的應(yīng)用場(chǎng)合。筆者在研制電力有源濾波實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，由于采用了異步通訊芯片16C552，從而成功解決了這個(gè)問題。本文將從電路結(jié)構(gòu)和軟件編程兩個(gè)方面介紹該方案的實(shí)現(xiàn)方法。 1　16C552簡介 1.1 功能特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)框圖 16C552是TI(TL16C552)和VLSI(VL16C552)等公司生產(chǎn)的異步通信芯片，具有兩個(gè)增強(qiáng)的通用異步通訊單元通道和一個(gè)增強(qiáng)的雙向打印機(jī)端口;支持TL16C450和FIFO兩種模式，其16字節(jié)的FIFO可減少CPU中斷;每個(gè)通道都具有獨(dú)立的發(fā)送、接收、線路狀態(tài)和設(shè)置中斷功能，同時(shí)具有獨(dú)立的MO-DEM控制信號(hào)、可編程的串行數(shù)據(jù)發(fā)送格式(包括數(shù)據(jù)位長度、校驗(yàn)方式、停止位長度)和可編程波特率發(fā)生器;另外，每個(gè)通道的數(shù)據(jù)和控制總線還具有三態(tài)TTL驅(qū)動(dòng)功能。 TL16C552AM是TI公司的68腳PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)封裝芯片，其管腳及功能框圖如圖1所示。從圖中可以看出，它的串行口主要完成兩個(gè)功能，一是把外設(shè)或調(diào)制解調(diào)器接收來的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù);二是把CPU的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)以便發(fā)送。在正常操作過程中，CPU可以隨時(shí)讀取16C552的狀態(tài)信息，以報(bào)告16C552傳輸操作的類型和狀態(tài)，包括各種錯(cuò)誤狀態(tài)，如奇偶校驗(yàn)、溢出、幀錯(cuò)誤和FIFO錯(cuò)誤等。此外，16C552還具有完整的MODEM控制功能，并有CTS、RTS、DSR、DTR、RI、DCD等信號(hào)端。 16C552具有一套完善的中斷系統(tǒng)，可以自動(dòng)設(shè)定優(yōu)先級(jí)。它的串行口和并行口都可以獨(dú)立地工作于中斷和查詢兩種工作方式。 1.2 16C552的內(nèi)部寄存器 16C552內(nèi)部有12個(gè)單字節(jié)寄存器，這些寄存器占用了8個(gè)I/O口地址，其地址由A0～A2決定。其中有些寄存器共用一個(gè)I/O口地址，共用的I/O口可以通過讀/寫信號(hào)和線路控制寄存器(LCR)的D7位(DLAB)來進(jìn)行區(qū)分，具體描述見表1所列，需要說明的是：只有當(dāng)16C552的CS0或CS1為低電平時(shí)，串行通道才能被訪問。 表1 I6C552的內(nèi)部寄存器 DLAB A2 A1 A0 符 號(hào)寄 存 器 L L L L RBR 接收緩沖寄存器 L L L H THR 發(fā)送保持寄存器 L L L L IER 中斷允許寄存器 X L H H IIR 中斷識(shí)別寄存器 X L H L FCR FIFO控制寄存器 X L H H LCR 線路控制寄存器 X H L L MCR MODE控制寄存器 X H L H LSR 線路狀態(tài)寄存器 X H H L MSR MODEM狀態(tài)寄存器 X H H H SCR 高速緩存器寄存器 H L L L DLL 除數(shù)鎖存器低位 H L L H DLM 除數(shù)鎖存器高位關(guān)于各寄存器內(nèi)容的具體規(guī)定，限于篇幅，這里不作詳述，有興趣者可參看TI公司的相關(guān)產(chǎn)品資料介紹，但在串行通訊應(yīng)用中，要重點(diǎn)搞清楚FCR、LCR、IER等幾個(gè)寄存器的內(nèi)容。此外，在實(shí)際應(yīng)用中，有時(shí)可能會(huì)忽視MODEM控制寄存器中的D4位，該位為自測(cè)試循環(huán)回送狀態(tài)控制位，利用它可以對(duì)串口的自測(cè)試進(jìn)行控制，因此，在自測(cè)試進(jìn)行完畢后，還應(yīng)對(duì)該位進(jìn)行復(fù)位，以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 2　通訊系統(tǒng)硬件接口電路 本系統(tǒng)的硬件接口電路如圖2所示。其中，地址譯碼電路可以根據(jù)實(shí)際需要采用不同的電路實(shí)現(xiàn)。為了使系統(tǒng)使用靈活方便，本方案中采用一片CPLD來進(jìn)行系統(tǒng)的地址分配。復(fù)位電路可以利用專用復(fù)位芯片，也可用上拉電阻方式實(shí)現(xiàn)。外接晶振可以自行選擇，然后根據(jù)晶振頻率設(shè)置除數(shù)鎖存器的高位和低位，從而獲得通訊系統(tǒng)正確的波特率，本系統(tǒng)中使用的晶振是8MHz。此外，由于16C552A有兩個(gè)串行通道和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)并行口，它們相互之間的配合使用在硬件和軟件上都要加以注意。建議將不用端口的片選接到高電平(16C552A的片選為低電平有效)，以免出現(xiàn)錯(cuò)誤。

3　串行通訊軟件設(shè)計(jì) 3.1 通訊協(xié)議 本設(shè)計(jì)的通訊協(xié)議包括以下幾點(diǎn)： (1)波特率為9600。 (2)通訊命令由2個(gè)字節(jié)構(gòu)成：第一個(gè)字節(jié)是同步字節(jié)0XFF;第二個(gè)字節(jié)是命令碼，主要用來指示各種控制命令。 (3)每個(gè)字節(jié)包括8位數(shù)據(jù)位和1位停止位，無校驗(yàn)。 (4)在通訊過程中，上位機(jī)向TMS320F243發(fā)送同步命令，TMS320F243接收到后立即應(yīng)答，若應(yīng)答錯(cuò)誤則重發(fā)。 (5)通訊程序向TMS320F243發(fā)送控制命令時(shí)，TMS320F243返回接收正確應(yīng)答信號(hào);通訊程序向TMS320F243查詢系統(tǒng)參數(shù)命令時(shí)，TMS320F243按照規(guī)定格式返回所需數(shù)據(jù)。 PC機(jī)和TMS320F243均采用異步通訊方式，PC機(jī)采用事件驅(qū)動(dòng)方式來接收數(shù)據(jù)，TMS320F243采用中斷方式接收數(shù)據(jù)，而用查詢方式發(fā)送數(shù)據(jù)。

3.2 上下位機(jī)通訊軟件設(shè)計(jì) 在PC機(jī)上編寫串行通訊程序至少有三種方法，分別為匯編語言、C語言和Visual系列通訊控件(MSComm)。相比較而言，Visual系列通訊控件能夠用少量的代碼輕松高效地完成編程任務(wù)。實(shí)際應(yīng)用中，可用以Visual Basic(簡稱VB)6.0中的通訊控件MSComm為基礎(chǔ)編寫PC機(jī)的串行通訊程序，而用匯編語言編寫下位機(jī)(F243)軟件。上、下位機(jī)的串口程序流程分別如圖3和圖4所示。 16C552的初始化程序如下： ;THE 16C552 INITIALIZATION PROGRAM C552_INIT: LDP #00h SPLK #83h,GSR0 OUT GSR0,0E003h ;設(shè)置LCR SPLK #34h,GSR0 OUT GSR0,0E000h ;設(shè)置DLL SPLK #00h,GSR0 OUT GSR0,0E001h ?; 設(shè)置DLM SPLK #03h,GSR0 OUT GSR0,0E003h ?; 設(shè)置LCR SPLK #08h,GSR0 OUT GSR0,0E004h ?; 設(shè)置MCR SPLK #01h,GSR0 OUT GSR0,0E002h ?; 設(shè)置FCR SPLK #01h,GSR0 OUT GSR0,0E001h ? ;設(shè)置IER RET 圖4 4　結(jié)束語 本文對(duì)使用異步通信芯片16C552實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與DSP之間的串行通訊方法進(jìn)行了研究，筆者已開發(fā)了其串行通訊軟件，并在實(shí)驗(yàn)中調(diào)試通過。該軟件不僅使用靈活方便，而且可以利用16C552的FIFO模式實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)量的收發(fā)，從而減少了對(duì)DSP的中斷，緩解了系統(tǒng)資源緊張的情況。