TMS320C54X DSP實(shí)現(xiàn)UART的技術(shù)

TMS320C54x DSP的外設(shè)沒有集成UJART串口，可以通過(guò)兩種途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)TMS320C54X的LJART串口通信功能。一是通過(guò)軟件的方法。二是采用外部接口芯片組，完成RS232信號(hào)的接收和發(fā)送，并以DSP容易快速訪問(wèn)的方式與DSP接口。

1 采用軟件模擬
??? TMS320C54x DSP軟件模擬實(shí)現(xiàn)LJART無(wú)需額外硬件開銷，僅需通用I／(BIO和XF)、外部中斷INTO以及一個(gè)定時(shí)器就可實(shí)現(xiàn)，硬件連接如圖l所示。

??? 圖l中，XF引腳用于發(fā)送數(shù)據(jù)，BIO腳和INTO腳用于接收數(shù)據(jù)。此方法可以模擬半雙工通信與全雙工通信。軟件模擬IJART技術(shù)允許用戶設(shè)置：數(shù)據(jù)位數(shù)(1～16)、奇偶校驗(yàn)(奇校驗(yàn)或偶校驗(yàn))或無(wú)奇偶校驗(yàn)、停止位(1～2)和波特率。每秒傳輸比特?cái)?shù)計(jì)算公式為：

???
??? 改變寄存器TDDR和PRD的設(shè)置值，可以獲得不同的波特率。BaudRate最大值是：

???
??? 其中，clkfreq是DSP系統(tǒng)時(shí)鐘，#cycles是子程序執(zhí)行周期，bit是完成UART功能限定條件(1／2或1)。

??? 另外，需要兩個(gè)存儲(chǔ)單元分別用作UART狀態(tài)寄存器和計(jì)數(shù)器，以便控制軟件完成接收與發(fā)送任務(wù)。

1.1 接收功能
??? 要正確接收數(shù)據(jù)流，首先要檢測(cè)起始位。由于百BIO和INTO連在一起，一旦低電平有效則啟動(dòng)INTO中斷。首次響應(yīng)中斷，定時(shí)器設(shè)置定時(shí)周期為1／2碼元寬度，以便保證在起始位中間位置定時(shí)中斷采樣BIO引腳。如果采樣電平為高，起始位就是虛假信號(hào)，定時(shí)器立即停止定時(shí)并退出子程序。如果為低，則認(rèn)為檢測(cè)到起始位，關(guān)閉外部中斷INTO以免數(shù)據(jù)流中的O再被誤認(rèn)為是起始位。接收后續(xù)數(shù)據(jù)時(shí)，每次定時(shí)器沒置定時(shí)周期為一個(gè)碼元寬度，保證在碼元中間采樣，從而減少誤碼。當(dāng)收到若干個(gè)(數(shù)據(jù)位數(shù)可根據(jù)需要設(shè)定為1～16)數(shù)據(jù)后，再檢測(cè)停止位和奇偶校驗(yàn)位。若數(shù)據(jù)接收正確，則格式化輸出數(shù)據(jù)(去掉起始位、停止位和奇偶校驗(yàn)位)。同時(shí)計(jì)數(shù)器清零，復(fù)位RCV(接收標(biāo)志位．在LJART狀態(tài)寄存器中設(shè)定)標(biāo)志位，并開中斷為下一次檢測(cè)數(shù)據(jù)流的起始位做好準(zhǔn)備。

1.2 發(fā)送功能
??? 一旦發(fā)送數(shù)據(jù)，并且發(fā)送子程序被調(diào)用，必須先將發(fā)送數(shù)據(jù)格式化(加上起始位、停止位和奇偶校驗(yàn)位)存在某個(gè)存儲(chǔ)單元以備發(fā)送。然后，檢測(cè)TX位是否被置位(即有無(wú)數(shù)據(jù)正在發(fā)送)。若是，則循環(huán)等待直到TX(發(fā)送標(biāo)志位，在UART狀態(tài)寄存器中設(shè)定)被復(fù)位為止。要知道何時(shí)開始發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)，需要定時(shí)器定時(shí)中斷來(lái)控制，同時(shí)還需要一個(gè)發(fā)送計(jì)數(shù)器控制程序流程。由于發(fā)送和接收是獨(dú)立進(jìn)行的，它們共用唯一的一個(gè)定時(shí)器，如果UART在接收數(shù)據(jù)過(guò)程中定時(shí)器突然被發(fā)送功能占用，則必然會(huì)破壞數(shù)據(jù)。發(fā)送數(shù)據(jù)前必須檢測(cè)RCU標(biāo)志位，確認(rèn)沒有正在接收數(shù)據(jù)后才能開始發(fā)送數(shù)據(jù)，否則發(fā)送程序等待。因此，準(zhǔn)確來(lái)講，這種發(fā)送接收方式只是一種半雙工方式，發(fā)送和接收不能同時(shí)進(jìn)行。如果要實(shí)現(xiàn)全雙工通信，則無(wú)論是否正在接收數(shù)據(jù)，發(fā)送都延遲一段時(shí)間等待下一次接收，然后與其同步進(jìn)行。

2 增加專用UART接口
??? 利用TLl6C550C和MAX3238分別實(shí)現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換和電平轉(zhuǎn)換。增加專用UART接口的硬件框圖如圖2所示。

??? 主機(jī)通過(guò)并行方式訪問(wèn)TIJl6C550C的寄存器，寄存器的設(shè)定將控制其內(nèi)部的控制邏輯模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)其工作方式的設(shè)定(如波特率、校驗(yàn)位等)，同時(shí)，訪問(wèn)寄存器也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的操作(讀取和寫入數(shù)據(jù))。RS232數(shù)據(jù)接口可大致分為三部分；接收模塊、發(fā)送模塊和Modem控制邏輯。接收模塊將從SIN引腳輸入的串行數(shù)據(jù)，按照規(guī)定格式取出其數(shù)據(jù)部分并作校驗(yàn)，數(shù)據(jù)接收部分被送入接收寄存器或接收FIFO中，校驗(yàn)的結(jié)果反映在狀態(tài)位上。發(fā)送模塊將發(fā)送寄存器或發(fā)送FIF0中的數(shù)據(jù)按照規(guī)定格式加入起始位、停止位和校驗(yàn)位，并以RS232的串行方式發(fā)送至SOUT引腳。Modem控制邏輯通過(guò)接收和發(fā)送引腳信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)收發(fā)操作的控制。

??? 對(duì)DSP而言，TLl6C550C是一系列寄存器，它們映射在I／0空間中，通過(guò)譯碼電路使它的起始地址為0x4000，那么對(duì)其操作即是對(duì)其某段地址的I／O進(jìn)行訪問(wèn)。LIART的每個(gè)寄存器都是8位的，大多數(shù)寄存器只能工作在一種模式下(讀或?qū)?。

2.1 串行傳輸
??? 異步串行數(shù)據(jù)格式的設(shè)置通過(guò)線路控制寄存器(LCR)來(lái)完成的。除了數(shù)據(jù)格式外，另外一個(gè)指標(biāo)是波特率，它是通過(guò)除數(shù)寄存器來(lái)設(shè)置的，實(shí)際的波特率為輸入時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻后獲得，其公式如下：

???

2.2 數(shù)據(jù)接收
??? 從SIN輸入的數(shù)據(jù)首先進(jìn)入接收移位寄存器(RSR)，一個(gè)字符接收完成后，數(shù)據(jù)移人接收緩沖寄存器(RBR)。RBR實(shí)際是一個(gè)16字節(jié)的FIFO，當(dāng)中斷設(shè)置時(shí)，UART會(huì)根據(jù)FIFO中接收數(shù)據(jù)的數(shù)目產(chǎn)生中斷，主機(jī)設(shè)備從RBR中讀取數(shù)據(jù)后，中斷會(huì)自動(dòng)清除。

2.3 數(shù)據(jù)發(fā)送
??? 發(fā)送操作和接收操作相反，主機(jī)數(shù)據(jù)寫入發(fā)送保持寄存器(THR)，THR是一個(gè)16字節(jié)的FIFO，然后數(shù)據(jù)移入發(fā)送移位寄存器(TSR)，之后送人SOUT。當(dāng)中斷設(shè)置時(shí)，UART會(huì)根據(jù)FIFO中發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)目產(chǎn)生中斷，主機(jī)設(shè)備可根據(jù)中斷來(lái)決定是否繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)。

??? 除了收發(fā)操作外，TLl6C550C還可以產(chǎn)生其他類型的中斷，但它只有一根中斷信號(hào)引腳INTRPT，因此主機(jī)接收到中斷后必須判決產(chǎn)生中斷的信號(hào)源。

??? FIFO的操作通過(guò)FCR來(lái)設(shè)置。當(dāng)使用FIFO時(shí)，UART中最多可存放16字節(jié)數(shù)據(jù)，反之則只能存放一個(gè)數(shù)據(jù)，即相當(dāng)于FIF0只有一個(gè)字節(jié)大小。有兩種工作方式：中斷方式和查詢方式。

??? UART中還有Modem控制寄存器(MClR)和Modem狀態(tài)寄存器(MSR)，它們用于控制一些信號(hào)引腳，能把UART的工作狀態(tài)通過(guò)硬件的方式表達(dá)出來(lái)。

2.4部分LIART匯編編程
??? 測(cè)試程序：
??? ST #0x55，*SP(var_reg) ；用來(lái)確定LJART設(shè)備是存在的
??? PORTW*SP(vat_reg)，ADDR_SPR
??? PORTR ADDR_SPR．*SP(vaLr_reg)
??? LD *SP(var_reg)，A
??? SUB #0x55，A，B
??? BC rs232_no_errclr，BEQ
??? 設(shè)置特率程序：
??? ST #0x83，*SP(vaL_reg)
??? PORTW*SP(var_reg)，ADDK_LCR
??? ST #0xOO，*SP(var_reg) ；設(shè)置波特率為9600
??? PORTW*SP(var_reg)，ADDR_DIV_MSB
??? ST #0x18，*SP(van_reg)
??? PORTW*SP(vaLreg)，ADDR_DUV_LSB
??? ST #0x03，*SP(var_reg)
??? PORTW*SP(var_reg)．ADDR_LCR

3 總 結(jié)
??? 利用軟件模擬的方法，缺點(diǎn)是DSP將長(zhǎng)時(shí)間處于對(duì)IJART的中斷和處理中，無(wú)法全速參與運(yùn)算，而且占用了外部中斷0和一個(gè)定時(shí)器(有些TMS320C54XDSP只有一個(gè)定時(shí)器)；優(yōu)點(diǎn)是在DSP和帶UART的外設(shè)之間除了電平轉(zhuǎn)換部分外不需要另外的硬件，可以節(jié)約產(chǎn)品的成本。利用外部接口芯片組的方法，缺點(diǎn)是增加了額外的硬件開銷，從而增加了產(chǎn)品成本；優(yōu)點(diǎn)是收發(fā)數(shù)據(jù)快，可以和數(shù)據(jù)處理同步進(jìn)行，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。