DSP芯片基于SCl6C750B的RS232接口設(shè)計(jì)

TMS320C32是32位浮點(diǎn)DSP芯片，在數(shù)字信號(hào)處理和自動(dòng)化領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用；而RS232(EIA232)是自動(dòng)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(cè)控裝置時(shí)，采用SCl6C750BUART芯片擴(kuò)展出實(shí)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(jì)和基于C語(yǔ)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(guó)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(hào)處理、通信和工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[1]。TMS320C32是32位浮點(diǎn)處理器。它除了上述特點(diǎn)外，還具有增強(qiáng)型存儲(chǔ)器接口、靈活的啟動(dòng)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(gè)串口，但在設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)的通信串口。而RS通信串口是自動(dòng)化控制設(shè)備的一種基本通信方式，如PC機(jī)或其他各種基于微處理器的控制裝置。RS232標(biāo)準(zhǔn)在1991年被標(biāo)準(zhǔn)化組織EIA(ElectronicIndustries Association)重命名為EIA232標(biāo)準(zhǔn)[5]，是一種異步串行通信標(biāo)準(zhǔn)，包括機(jī)械連接、信號(hào)功能、電壓特性和通信協(xié)議等幾個(gè)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(jì)。此UART最高的串行數(shù)據(jù)速率可達(dá)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(dòng)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(jì)
    在基于微處理器開發(fā)的自動(dòng)控制裝置設(shè)計(jì)中，一般并不需要串行通信的長(zhǎng)距離傳輸，故普遍采用“零-Modem”方式(Null-Modem or Zero-Modem)實(shí)現(xiàn)一對(duì)異步串口連接。圖1為一種“零-Modem”連接方式(具體信號(hào)的意義可見RS232標(biāo)準(zhǔn))。

    由于RS232標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)硬件流量控制功能，因此可以進(jìn)一步忽略與Modem相關(guān)的控制信號(hào)(DTR、DSR、CD、RTS、CTS)，簡(jiǎn)化連接。

1．1 SCl6C750B UART芯片
    SCl6C750B為異步串行通信芯片[6]，帶標(biāo)準(zhǔn)Modem接口。它具有以下主要特點(diǎn)：

    ①標(biāo)準(zhǔn)異步錯(cuò)誤位和幀格式位(起始位、停止位、奇偶校驗(yàn)位)，并且?guī)袷娇删幊蹋?br />     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(dú)立控制，并且中斷優(yōu)先級(jí)可編程；
    ⑤獨(dú)立的接收時(shí)鐘；
    ⑥在5V工作電壓下，發(fā)送或接收速率可達(dá)5Mbps；
    ⑦自動(dòng)硬件流量控制；
    ⑧4種可選擇接收中斷級(jí)別；
    ⑨標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)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(xiàn)[6]。

1．2硬件原理
    硬件設(shè)計(jì)的總體思路：

    ①UART的地址被分配到TMS320CC32的IOSTRB外部存儲(chǔ)器空間，片選信號(hào)對(duì)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(hào)，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(fù)邏輯電平”。本設(shè)計(jì)采用1片MAX3232[7]完成它們之間的電平轉(zhuǎn)換和驅(qū)動(dòng)，其數(shù)據(jù)傳輸速率最高達(dá)1 Mbps，。
    ④使接收部分和發(fā)送部分的波特率相同，此時(shí)RCLK接BAUDOUT引腳。
    ⑤外部參考時(shí)鐘頻率為1．8432 MHz。

1.3 UART擴(kuò)展RS232串口原理
    依據(jù)上面的整體思路設(shè)計(jì)出硬件電路，如圖2所示。

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    圖2中的端口信號(hào)，如數(shù)據(jù)和地址總線、復(fù)位信號(hào)、中斷信號(hào)，完成與TMS320C32之間的連接。本設(shè)計(jì)中片選信號(hào)對(duì)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(jì)
    串口工作模式控制和數(shù)據(jù)收發(fā)都是通過TMS320C32對(duì)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(jì)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(yǔ)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(cè)。

2．2程序設(shè)計(jì)
    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(dāng)發(fā)送寄存器THR為空，TXRDY信號(hào)會(huì)降為邏輯低電平。只要接收寄存器RHR被裝載了一個(gè)字符，RXRDY會(huì)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(duì)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(hào)，INT1接TXRDY信號(hào)。這樣，由INT0、INT1對(duì)應(yīng)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(zhǎng)8位、2位停止位、偶校驗(yàn)。

    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(shí)鐘頻率(XTAL1clock frequency)為1．8432 MHz、波特率19 200 bps時(shí)，對(duì)應(yīng)的波特率除數(shù)(divisor)為6。

    用C語(yǔ)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(jià)比的32位浮點(diǎn)DSP新片，但其通信功能相對(duì)較弱。采用SC16C750B UART芯片擴(kuò)展TMS320C32的RS232串行口，用于實(shí)際溫度和壓力測(cè)控裝置中，經(jīng)驗(yàn)證，數(shù)據(jù)通信可靠。