摘要：介紹了TMS320F2812的總體結構，詳細論述了單片機與DSP的接口電路設計方案以及單片機與DSP的通信設計 對DSP與單片機通信的初始化程序進行論述。
關鍵詞：TMS320F2812；STC89C51；電氣平臺

    TMS320F2812是一款高性能的核心處理芯片，廣泛的運用在工業(yè)控制、交通運輸?shù)阮I域。其運行的最高主頻為150MHz，其內(nèi)部含有豐富的資源：標準通訊接口如串行通信接口(SCI)、串行外設接口(SPI)、增強型eCAN總線接口；存儲資源Flash、RAM；F2812的內(nèi)部還集成了一個12b的ADC模塊，其最高采樣頻率可達12．5Msps；F2812片上還包括事件管理器(EV)、定時器、看門狗以及大量的用戶可以開發(fā)利用的GPIO口等資源。本文結合了該DSP的眾多模塊設計了電氣開發(fā)平臺。

1 核心處理系統(tǒng)
    電氣平臺核心處理系統(tǒng)是由TI公司的TMS320F2812和STC89C51單片機組成，其中單片機作為DSP的一個外設，而DSP則作為數(shù)據(jù)處理中心。單片機負責與DSP通信(接收DSP指令并將數(shù)據(jù)返回給DSP)、初始化串口等丁作。DSP通過數(shù)據(jù)和地址總線與單片機進行通信。其中DSP與單片機的通信及外設連接如圖1所示。

    在圖1中，由于TMS320F2812對于上電順序有著嚴格要求，因此在這部分本文選取了TPS767D318型的電源管理芯片來控制電源的產(chǎn)生。其引腳接線見圖2。

    TPS767D318為一種雙通道輸出的可控電源轉換芯片，通過控制其轉換使能段從而就可以控制其輸出電壓順序。TMS320F2812的供電順序為先通3．3V、再通1．8V。TPS767D318就是通過控制一個場效應管驅動1．8V電壓的使能段，從而達到順序控制的功能。
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2 DSP與單片機的通信
2．1 DSP與單片機通信的接口設計
    通常情況下DSP與單片機的通信方式有兩種：串行通信和并行通信。串行通信設計起來比較簡單，接口電路較少，但傳輸?shù)乃俾什桓?。并行通信設計電路比較復雜，成本較高，但傳輸速率快。綜合考慮一下，在本論文中選擇串行通信。TMS320F2812的串行接口主要是包括串行通信接口(SCI)和串行外圍設備接口(SPI)。SCI是一個采用發(fā)送、接收雙線制的中行通信接口，就是通常所說的UART接口，支持16級的接收發(fā)送FIFO，從而降低了串行通信時CPU的開銷。SPI是一種高速的同步串行輸入輸出(I／O)接口，允許1～16位的數(shù)據(jù)流在設備與設備之間交換。考慮到設計電路的方便，及后續(xù)的軟件編程簡單，本文采用了SCI口與單片機通信，選取STC89C51型的單片機。將TMS320F2812的SCITXD和SCIRXD分別接單片機的RXD和TXD口，但是TMS320F2812是串口通信電壓是33V，而89C51則是5V。因此，由于通信信號電平的不同它們不能直接接在一起。在本文當中采用了兩片由TI公司生產(chǎn)的MAX3232芯片作為通信的轉換接口，MAX3232采用專有抵押差發(fā)生器輸出級，利用雙電荷泵在3．0V至5．5V電壓電源供電時能夠實現(xiàn)RS-232的功能，保證在120Kbps數(shù)據(jù)速率下維持RS-232輸出電平。MAX3232具有兩個發(fā)送器、接收器，可以實現(xiàn)全雙工的異步串行通信。其接口電路如圖3所示。

2．2 DSP與單片機通信的初始化設計
    在DSP與單片機通信時必須將其初始化，才能進行正常的串行通信。
    (1) TMS320F2812的串行通信初始化設置
    DSP系統(tǒng)的串行通信時鐘是南外設時鐘LSPCLK的波特率選擇寄存器確定的。SCI的波特率計算公式為
   
    其中1≤BRR≤65535才成立，如果BRR=0，則波特率=LSPCLK／16，本文所選DSP的SYSCLK=120MHz，LSPCLK=30MHz，波特率為4800bit／s，由式(1)計算得BRR=780。16位波特率寄存器SCIHBAUD (高字節(jié))和SCILBAUD(低字節(jié))連接在一起，構成16位波特率設置寄存器BRR。
    (2)單片機的初始化
    本文選剛的是STC89C51型單片機，其主要的特點有：
    片內(nèi)帶振蕩器，頻率范圍為1．2～12MHz；
    片內(nèi)有128字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器(RAM)，4KB的Flash程序存儲器(ROM)
    4個8位的并行I／O接口：P0、P1、P2、R3；
    2個16位定時器／計數(shù)器T0、T1；
    2個優(yōu)先級別的5個中斷源；
    1個全雙工的串行I／O口，可多級通信；
    128位(16字節(jié))用戶尋址空間；
    在MCS-51串行口的四種工作方式中，方式0和2的波特率是固定的，而方式1和3的波特率是可變的，由定時器TI的溢出率控制。在這里選擇方式3，單片機的晶振頻率為11．0592MHz，其波特率的計算公式為
   
    帶入數(shù)值可以得出X=243，X就是T1的初值。

3 DSP外設模塊通信設計
    DSP的外設模塊包括AD模塊，E2PROM模塊，時鐘模塊等。
3．1 時鐘電路
    TMS320F2812芯片提供了兩種不同的產(chǎn)生時鐘的方案：利用電路板上的內(nèi)部品振或者利用外部時鐘。外部輸入的時鐘頻率是在20MHz～35MHz的范圍內(nèi)。芯片上的時鐘鎖環(huán)(PLL)可以來倍頻輸入時鐘頻率。圖4是利用晶振來連接的外部電路。

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3．2 AD模塊電路
    MS320F2812芯片中內(nèi)置了ADC模塊，但是在電力系統(tǒng)試驗當中，常常要涉及到高電壓、大電流的測量。此時，不但為了滿足測量精度要求的同時還要注意高電壓、大電流帶來的諧波干擾、電氣隔離、屏蔽等工程中的實際問題。因此，在本文中設計了一個外部的ADC模塊，選用了帶數(shù)字接口的AD芯片，并對SPI接口進行電氣隔離，這就有效的避免了高頻干擾帶來的系統(tǒng)故障。其硬件接口電路如圖5所示。

3．3 E2PROM模塊
    在實際的開發(fā)當中，為了存儲一些固定的數(shù)據(jù)，往往需要在DSP外部接一個外部存儲器。E2PROM是一個電信號可擦除的可編程的ROM，在
本設計當中選取型號為AT24C64，其具有以下性能：
    (1)采用低功耗CMOS技術，工作電流為1mA；
    (2)單電源供電，電壓范圍為2．5～5．5V；
    (3)每頁儲存的典型時間為2mS；
    (4)可用硬件寫保護；
    (5)可以作為一個串行ROM進行操作；
    (6)分為8個8kh的儲存模塊；
    其硬件接線如圖6所示。

4 單片機外設模塊設計
    單片機主要控制按鍵顯示電路和DA輸出模塊，DSP將數(shù)字量傳輸給單片機再由DA輸出。[!--empirenews.page--]
4．1 DAC模塊電路
    DAC的性能主要體現(xiàn)在速度與精度兩個方面，一般并行的DAC要比串行DAC的轉換速度要快，但是并行DAC需要的控制引腳較多，在本論文中選取TI公司的DAC8532作為DSP的外接DA控制，其引腳接線見圖7。

4．2 按鍵與液晶顯示電路
    (1)顯示電路設計
    顯示模塊作為一種直觀的輸出設備，是設計中必不可少的模塊。液晶顯示器選擇長沙太陽人公司的SMC1602A的液晶顯示器其引腳接線如圖8所示。

    (2)按鍵電路設計
    按鍵電路作為本電氣試驗平臺的輸入設備，也是必不可少的。在電氣設備試驗當中需要的按鍵并不多，因此在本實驗平臺只設計了5個按鍵，分別為分別是上(Up)、下(Down)、左(Left)、右(Right)、確定(Ent)。其接線圖如圖9所示。

5 結束語
    本文介紹了基于TMS320F2812的電氣平臺的開發(fā)設計，及DSP與單片機的通信設計，并分別的介紹了DSP的外圍接口模塊和基于單片機的按鍵顯示電路。