TMS320F240與PC機(jī)串行通訊的設(shè)計(jì)

　　摘  要：簡要介紹了數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F240串行通信接口模塊SCI和RS-485標(biāo)準(zhǔn)接口芯片MAX485的原理和應(yīng)用，并給出了TMS320F240與PC機(jī)串行通信接口電路，最后，編程實(shí)現(xiàn)了串行通信。

　　關(guān)鍵詞：數(shù)字信號(hào)處理器，串行通信接口，MAX485 

　　1 引言

　　TMS320F240系列是美國TI公司于1997年推出的，專為數(shù)字電機(jī)控制和其它控制應(yīng)用系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的16位定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器。它將數(shù)字信號(hào)處理的高速運(yùn)算功能與面向電機(jī)的強(qiáng)大控制能力結(jié)合在一起，從而成為傳統(tǒng)的多微處理器單元和多片設(shè)計(jì)系統(tǒng)的理想替代品。F240片內(nèi)外設(shè)包括雙10位A/D轉(zhuǎn)換器，帶有鎖相環(huán)PLL時(shí)鐘模塊，帶中斷的看門狗定時(shí)器模塊，串行通信接口SCI及串行外設(shè)接口SPI，另外，還集成了一個(gè)事件管理模塊EVM。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(jī)界面、與上位機(jī)進(jìn)行串行通信等功能。

　　2 TMS320F240串行通信接口簡介

　　TMS320F240串行通信接口（SCI）是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的通用異步接收/發(fā)送（UART）通信接口。它的接收器和發(fā)送器都是雙級(jí)緩沖的，有自己的使能和中斷位，可以半雙工或全雙工工作。為保證數(shù)據(jù)的完整性，串行通信接口對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行間斷檢測、奇偶性、超時(shí)和幀錯(cuò)誤的檢查。串行通信接口的波特率可高達(dá)64kbps。TMS320F240的SCI串行通信接口包括SCIRXD/IO（串行通信數(shù)據(jù)接收，也可作普通IO）和SCITXD（串行通信數(shù)據(jù)發(fā)送，也可作普通IO）兩個(gè)引腳，與之相關(guān)的寄存器包括控制類寄存器和數(shù)據(jù)類寄存器。其中，控制類寄存器有7個(gè)，分別用來設(shè)置數(shù)據(jù)格式協(xié)議和通信模式（SCICCR）、中斷使能和內(nèi)部時(shí)鐘使能（SCICTL1和SCICTL2）、中斷優(yōu)先級(jí)（SCIPRI）、波特率（SCIHBAND和SCILBAND）、引腳控制功能（SCIPC2）以及反映通信狀態(tài)（SCIXST）等；數(shù)據(jù)類寄存器有3個(gè)，分別是數(shù)據(jù)發(fā)送緩沖寄存器SCITXBUF、數(shù)據(jù)接受緩沖寄存器SCIRXBUF和仿真數(shù)據(jù)接收緩沖寄存器SCIRXEMU。

　　TMS320F240的串行通信接口（SCI）模塊提供了兩種工作方式：

　　1）空閑線方式。通過空閑狀態(tài)的長短區(qū)分信息幀，信息幀里前面的信息塊是地址信息，后面是數(shù)據(jù)信息。

　　2）地址位方式。數(shù)據(jù)格式上增加1個(gè)地址/數(shù)據(jù)位，該位為1表示信息塊為地址信息，否則為數(shù)據(jù)信息。
地址位方式適合于短信息的傳送，空閑線方式適合于長信息的傳送。

　　3 RS-485串口通信標(biāo)準(zhǔn)及接口電路

　　RS-232C是廣泛應(yīng)用的串口通信標(biāo)準(zhǔn)，但因其推出較早，在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信中已暴露出數(shù)據(jù)傳輸速度慢、傳輸距離短、接口處各信號(hào)間容易產(chǎn)生干擾等明顯的缺點(diǎn)。鑒于RS-232C的這些缺點(diǎn)，EIA于1977年制定了新標(biāo)準(zhǔn)RS-499，RS-423/422（全雙工）是RS-499的子集，RS-485（半雙工）則是RS-422的變型。RS-485是一種多發(fā)送器的電路標(biāo)準(zhǔn)，它擴(kuò)展了RS-422A的性能，允許雙絞線上一個(gè)發(fā)送器驅(qū)動(dòng)32個(gè)負(fù)載設(shè)備，負(fù)載設(shè)備可以是被動(dòng)發(fā)送器、接收器或收發(fā)器，RS-485最大傳輸距離為1200m，最大傳送速率可達(dá)10Mb/s。因此，RS-485在遠(yuǎn)程通信和多機(jī)總線系統(tǒng)中具有很大的吸引力。MAXIM公司生產(chǎn)的MAX48X/49X系列收發(fā)器芯片，適合于RS-422/RS-485通信標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際設(shè)計(jì)中得到了廣泛應(yīng)用。本設(shè)計(jì)采用MAX485收發(fā)器芯片完成RS-485標(biāo)準(zhǔn)接口通信。MAX485芯片主要有以下特點(diǎn)：

　　·單+5V電源供電；

　　·低功耗：工作電流120～500uA；

　　·驅(qū)動(dòng)過載保護(hù)；

　　·通信傳輸線上可掛32個(gè)收發(fā)器方便組成半雙工通信電路；

　　·共模輸入電壓范圍：-7V～+12V。

　　MAX485為8腳封裝，引腳配置如圖1所示，各引腳功能說明如表1所示。

　　本設(shè)計(jì)以PC機(jī)為主機(jī)，TMS320F240為從機(jī)，主從機(jī)之間進(jìn)行串口通信。TMS320F240與PC機(jī)之間采用RS-485標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行半雙工通信的接口電路如圖2所示。其中，接收器和驅(qū)動(dòng)器的選擇由TMS320F240的XF/IOPC2引腳控制。由于一般PC機(jī)上提供的是標(biāo)準(zhǔn)的RS-232C串行接口，因此，需要RS-232C/RS-485轉(zhuǎn)換器進(jìn)行接口轉(zhuǎn)換。

　　4 上位機(jī)PC串行通信軟件設(shè)計(jì)

　　上位機(jī)PC采用高級(jí)語言VB通信控件控制通信的方法。在VB5.0及以上版本中，提供了一個(gè)名為MSComm的通信控件，它為應(yīng)用程序提供基本的串行通信功能，可以通過串行接口傳輸和接收數(shù)據(jù)。

　　MSComm控件的重要屬性簡述如下：

　　·CommPort：設(shè)置并返回通信端口號(hào)；
　　
　　·Settings：以字符串的形式設(shè)置并返回波特率、奇偶校驗(yàn)、數(shù)據(jù)位、停止位；

　　·PortOpen：設(shè)置并返回通信端口的狀態(tài)，也可以打開和關(guān)閉端口；

　　·Input：從接收緩沖區(qū)返回和刪除字符；

　　·Output：向傳輸緩沖區(qū)寫一個(gè)字符串。

　　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(shí)，雙方必須預(yù)先約定通信數(shù)據(jù)傳輸格式、傳輸速率及各自工作方式等。本文設(shè)計(jì)一個(gè)通信測試軟件，其功能是，PC機(jī)鍵盤輸入1個(gè)字符，發(fā)送給TMS320F240，TMS320F240接收到PC機(jī)發(fā)送的字符后，回送同一個(gè)字符給PC機(jī)，并在PC機(jī)屏幕上顯示出來。雙方約定：波特率為19200bps；1幀信息格式為1個(gè)起始位、8個(gè)數(shù)據(jù)位和1個(gè)停止位；傳送方式：PC機(jī)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)。
 
　　5 TMS320F240通信軟件設(shè)計(jì)

　　TMS320F240有較強(qiáng)的串行通信能力，設(shè)計(jì)到的控制類寄存器較多，這使系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較靈活。設(shè)計(jì)時(shí)，首先對(duì)控制類寄存器進(jìn)行初始化，包括數(shù)據(jù)格式、中斷使能、中斷優(yōu)先級(jí)、波特率等參數(shù)的設(shè)置。初始化完成以后，就可以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)了。如果要發(fā)送數(shù)據(jù)，只要把數(shù)據(jù)寫入SCITXBUF即可。加入起始位、停止位、校驗(yàn)位以及在波特率規(guī)定的節(jié)拍下移位到發(fā)送引腳SCITXD/IO等工作由串行通信SCI模塊本身自動(dòng)完成；如果要接收數(shù)據(jù)，只要把SCIRXBUF的內(nèi)容讀出即可（從引腳SCIRXD/IO移位來的信息由串行通信SCI模塊本身自動(dòng)去掉起始位、停止位、校驗(yàn)位，并將數(shù)據(jù)放到SCIRXBUF中）。下面給出用TMS320F240匯編語言編寫的串行通信測試程序（圖3為程序流程圖）。

　　·title“SCI testprogram”

    ·include“F240reg.h”

    ；TMS320F240的所有寄存器地址定義

    ；都包括在頭文件F240reg.h中，

    ；為增加本程序的可讀性，特把本程序

    ；中用到的寄存器列出如下。

    *中斷控制寄存器

　　6 結(jié)束語

　　本文所設(shè)計(jì)的通訊測試程序在IBM-PC機(jī)和TMS320F240上調(diào)試成功，說明DSP通信設(shè)計(jì)中硬件和軟件都是正確的，下一步可以進(jìn)行實(shí)用通訊軟件的設(shè)計(jì)。

　　參考文獻(xiàn) 

　　1 范逸之.利用Visual Basic實(shí)現(xiàn)串并行通信技術(shù).北京：清華大學(xué)出版社，2001
　
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