DSP芯片基于SCl6C750B的RS232接口設計

時間：2011-04-07 09:56:42

關鍵字： RS232 接口設計 SCL6C750B DSP芯片

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[導讀]TMS320C32是32位浮點DSP芯片，在數字信號處理和自動化領域得到了廣泛應用；而RS232(EIA232)是自動化控制領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

TMS320C32是32位浮點DSP芯片，在數字信號處理和自動化領域得到了廣泛應用；而RS232(EIA232)是自動化控制領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)中斷程序的設計和基于C語言的串口通信中斷例程的有關問題。

關鍵詞：TMS320C32 SC16C750B RS232 UART DSP

引言
    美國TI(Texas Instruments)公司的系列DSP芯片采用哈佛結構、流水線操作、專用硬件乘法器、快速DSP指令，使其在數字信號處理、通信和工業(yè)自動化等領域得到廣泛應用[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[2]；其通信功能只包括片上集成的一個串口，但在設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串口的設計。此UART最高的串行數據速率可達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串口硬件設計
在基于微處理器開發(fā)的自動控制裝置設計中，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)約數據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”。本設計采用1片MAX3232[7]完成它們之間的電平轉換和驅動，其數據傳輸速率最高達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
    依據上面的整體思路設計出硬件電路，如圖2所示。

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圖2中的端口信號，如數據和地址總線、復位信號、中斷信號，完成與TMS320C32之間的連接。本設計中片選信號對應TMS320C32的IOSTRB空間中的0x810100h，即SCl6C750B的內部寄存器的基地址。

2 TMS320C32的RS232串口軟件功能設計
串口工作模式控制和數據收發(fā)都是通過TMS320C32對UART內部相關寄存器的讀寫操作來完成的。因此，首先分析一下SCl6C750B片內寄存器的功能，然后確定在本設計中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片內寄存器
表2給出SCl6C7 150B內部寄存器的功能描述。寄存器各位意義可參見該芯片的數據手冊。

2．2程序設計
    首先初始化編程，以確定TMS320C32與SCl6c750B之間的操作方式、數據傳輸幀格式、SCl6C750B自身的工作模式、數據傳輸波特率的設置等工作。設定：

    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對應的中斷服務例程完成數據的接收和發(fā)送。

    ③數據傳輸幀格式：數據字長8位、2位停止位、偶校驗。

    ④設置波特率。

在RS232電平邏輯中，串行數據速率(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，對應的波特率除數(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<stdlib．h>
#include<ioports．h>
／／聲明SCl6C750B寄存器的結構
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；／／波特率除數低字節(jié)鎖存器
unsigned DLM；／／波特率除數高字節(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)；／／數據幀格式
outport(sD．FCR，0xAl)} ／／DMA mode 0
outport(sp．IER，0x07)；／／中斷使能
；