DSP與PC機(jī)串行通訊的設(shè)計(jì)

　　1 引言

　　DSP 既是Digital Signal Pricessing 的縮寫，也是Digital Signal Pricessor 的縮寫。前者是指數(shù)字信號(hào)處理的理論和方法，后者則是指用于數(shù)字信號(hào)處理的可編程微處理器。TMS320F240 系列是在TMS320F2000TM 平臺(tái)下的一種定點(diǎn)DSP 芯片，是專為數(shù)字電機(jī)控制和其他控制應(yīng)用系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的16位定點(diǎn)運(yùn)算的DSP。它集合了DSP 的高速運(yùn)算功能與電機(jī)的強(qiáng)大控制能力，為控制系統(tǒng)應(yīng)用提供了一種理想的解決方案。TMS320F240 片內(nèi)外設(shè)有一個(gè)16 位的同步串行外圍接口（SPI），一個(gè)用于串行通訊接口的SCI 模塊，雙10 位A/D 轉(zhuǎn)換器，帶中斷的看門狗定時(shí)器模塊（WDT），帶有鎖相環(huán)（PLL）時(shí)鐘發(fā)生器。另外，還集成了兩個(gè)事件管理模塊EVA 和EVB。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 串行通訊接口（SCI）模塊

　　SCI 接收器和發(fā)送器是雙緩沖的，每一個(gè)都有他自己?jiǎn)为?dú)的使能和中斷標(biāo)志位。兩者可單獨(dú)工作，或在全雙工的方式下同時(shí)工作。為了確保數(shù)據(jù)的完整性，SCI 對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行間斷檢測(cè)、奇偶性校驗(yàn)、超時(shí)和幀出錯(cuò)的檢查。通過(guò)一個(gè)16 位的波特率選擇寄存器，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣瓤梢员痪幊虨?5535多種不同的方式。SCI 的串行通信接口包括SCIRXD（串行通信數(shù)據(jù)接收）和SCITXD（串行通信數(shù)據(jù)發(fā)送），在不使用SCI 時(shí)，這兩個(gè)引腳也可作通用I/O 口。發(fā)送和接收的操作可以利用狀態(tài)標(biāo)志位通過(guò)中斷驅(qū)動(dòng)或查詢算法來(lái)完成。與之相關(guān)的主要寄存器：發(fā)送緩沖寄存器SCITXBUF、接收緩沖寄存器 SCIRCBUF、接收仿真緩沖寄存器SCIRXEMU；通信控制寄存器SCICCR、中斷使能和內(nèi)部時(shí)鐘使能SCICTL1 和SCICTL2 、波特率選擇高字節(jié)寄存器SCIHBAUD、波特率選擇低字節(jié)寄存器SCILBAUD、優(yōu)先級(jí)控制寄存器SCIPRI、引腳控制功能SCIPC2 以及反映通信狀態(tài)SCIXST 等。

　　串行通信接口模塊有兩個(gè)多處理器通信協(xié)議：空閑線多處理器模式和地址多處理器模式?？臻e線模式在地址前留有一個(gè)固定空間，該模式?jīng)]有附加的地址 /數(shù)據(jù)位，它在處理包含多于10 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)塊方面比地址位模式更有效；地址位模式在每個(gè)字節(jié)中加入一個(gè)額外位（地址位）來(lái)區(qū)分地址和數(shù)據(jù)，這種模式在處理多個(gè)小數(shù)據(jù)塊時(shí)更有效。

　　3 RS-485串口通信

　　RS-232 雖然被廣泛接受，但其數(shù)據(jù)傳送的速度慢、在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信中已暴露出的接口處各信號(hào)間容易產(chǎn)生干擾等明顯的缺點(diǎn)。RS-232 只能傳輸15 米，不能滿足遠(yuǎn)距離傳輸要求，而RS-485 最大傳輸距離為1200 米，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)中具有很大吸引力。MAX48X／49X 系列收發(fā)器芯片適合于RS 一422／RS 485 通信標(biāo)準(zhǔn)。其主要有以下特點(diǎn)：

　　·單+5V 電源供電；

　　· 低功耗：工作電流120～ 500μA ：

　　· 驅(qū)動(dòng)過(guò)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 ～ + l2V

　　MAX485 為8 腳封裝，引腳配置如圖l 所示，各引腳功能說(shuō)明如表l 所示。

　　表1

　　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 一485 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 232 C 串行接口，因此，需要RS 232C／RS485 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行接口轉(zhuǎn)換。

　　4 上位機(jī)PC機(jī)的軟件設(shè)計(jì)

　　上位機(jī)PC 采用高級(jí)語(yǔ)言C，在用C 語(yǔ)言開發(fā)DSP 應(yīng)用程序時(shí)，需要嵌入一句或幾句匯編語(yǔ)言，如在程序的初始化階段對(duì)INTM、SXM 等位的配置。用asm 的方式就可以實(shí)現(xiàn)單句匯編語(yǔ)言的嵌入。

　　Code Composer Studio 簡(jiǎn)稱CCS，是TI 公司推出的為開發(fā)TMS320 系列DSP 軟件的集成開發(fā)環(huán)境（IDE）。CCS 工作在Windows 操作系統(tǒng)下，類似于VC++的集成開發(fā)環(huán)境，采用圖形接口界面，提供有編輯工具和工程管理工具。在CC 環(huán)境下串行通信有兩種方式：即同步方式和異步方式，在此僅討論異步方式中的串行通信。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)，當(dāng)上位機(jī)請(qǐng)求通訊時(shí)，先發(fā)請(qǐng)求通訊命令，下位機(jī)有效接收并判斷，確認(rèn)后向上位機(jī)發(fā)響應(yīng)碼。上位機(jī)在收到響應(yīng)碼后，再發(fā)操作命令。雙方約定：波特率208h；8 位字符，一位停止位，無(wú)校驗(yàn)；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)。