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高速DSP与PC实现串口通信的方法

[ 来源:'d' | 类别:技术 | 时间:2011-2-24 10:22:36 ] [字体: ]

         数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)在图形图像处理、高精度测量控制、高性能仪器仪表等众多领域得到越来越广泛的应用,实际运用中,通常须将DSP采集处理后的数据传送到PC机,然后进行存储和处理。
  T1公司的TMS320VC33微处理器具有性价比高,同时,该芯片的I/O电平、字长、运行速度、串口功能具有大多数DSP的共同特点。本文针对TMS320VC33与PC RS-232的通讯,分析三种具体的接口电路和软件设计方法,实现高速DSP与低速设备的通讯:①通过TMS320VC33的通用I/O口实现通信;②通过TMS320VC33中可设置为通用I/O的串行引脚实现通信;③直接利用TMS320VC33的串口功能实现通信,在硬件和软件设计的基础上,完成相关试验和调试,并达到预期的效果。

  采用通用I/O口实现

  PC的RS-232接口按照设定的固定波特率传送,RS-232串行口进行通信采用三线式接法,即RX(数据接收)、TX(数据发送)、GND(地)三个引脚,PC机按帧格式发送、接收数据,一帧通常包括1位起始位("0"电平)、5-8位数据位、1 
位(或无)校验位、1位或1位半停止位("1"电平),起始位表示数据传送开始,数据位为低位在前、高位在后,停止位表示一帧数据结束。

  TMS320VC33微处理器的串口帧格式没有起始位和停止位,只有数据位,且数据位为高位在前、低位在后。利用TMS320VC33微处理器的通用I/O引脚实现串行通信时,须依据RS232的通信协议并结合DSP硬件资源编写相应的DSP程序。

  1.硬件设计

  TMS320VC33微处理器共有10个引脚可配置为通用I/O口,其中XFO、XFl为专用的通用I/O口,通过软件设计可实现XFO、XFl专用I/O口与RS232的串行通信,电路结构如图1所示。

 


  本文选用MAX3232E作为RS232C电平与TTL电平的转换芯片,R1in、T1out为RS232C电平,R1out、T1in为TTL电平,TMS320VC33微处理器的INT2引脚为外部中断脚,R10ut同时连接到INT2和XF0,即可利用传输的第一位触发TMS320VC33微处理器的外部中断。

  2.软件设计

  假设系统已经完成初始化,数据接收流程如图2所示,设传输速率为9600bit/s,一个起始位("0")、8位数据位、一个终止位("1")。数据传输时对起始位定时半位的时间,数据位第一位以后的定时周期设置为一个位的时间,保证每一位数据都在中间采样,与传统RS232串口传输方式不同,有利于降低传输的误码率。

 


  数据传输时,先判断Rx是否为OAh,即判断是不是传输起始位,若Rx=OAh,表明数据开始传输;接着判断XF0管脚的状态是否为"O",若XF0=1,则数据传输错误,重新接收下一个数据;若XF=0,则表示数据开始正常传输;然后将Rx-1,同步刷新Rx中的内容,即Rx=Rx-1;同时,在TIMER0的周期寄存器和计数寄存器中存入定时整个位的时间常数,开定时器0的中断,定时时间一到,程序进入TIMER0的中断服务子程序,再判断Rx是不是终止位,若Rx为终止位,则开始继续接收新的数据,打开INT2,将TIMER0周期寄存器和计数寄存器中存放半位的时间参数;若Rx不是终止位,则继续接收数据位,直到Rx接收到终止位。

  数据发送程序与数据接收程序原理相同,此处略。

  串口引脚作为通用I/O口实现

  1.硬件设计

  TMS320VC33微处理器的串口引脚也可作为通用I/O口,通过对I/0口的操作即可实现串行数据的接收和发送,将微处理器的数据接收引脚DR作为RS232的数据接收端,数据发送引脚DX作为RS232的数据发送端,电路结构如图3所示,图中MAX3232E的R2out与TMS320VC33微处理器的lNT1和DR相连。

 


  2.软件设计

  软件设计与I/O口软件原理相似,TMS320VC33微处理器串口寄存器将串口功能引脚DR、DX设置为通用I/O口功能,不实施串口功能,即DR、DX引脚的功能与图1中XF0和XF1的功能相同,接收数据的流程与图2原理相同。

  需要说明两点:①将图1和图3硬件电路相组合,即可实现一片TMS320VC33微处理器与两台微机的同时通信;②TMS320VC33微处理器共有10个引脚可配置为通用I/O口,因此,利用TMS320VC33微处理器的内部和外部中断源、2个定时器、1个串口定时器和软件定时等方式,可巧妙地实现1片TMS320VC33微处理器与多台微机同时通信。

串口功能实现

       该方法直接利用TMS320VC33微处理器的串口功能实现通信。TMS320VC33微处理器的串行通信有固定数据速率和可变数据速率两种类型,每种类型又分连续、标准和爆发三种方式。


  1.硬件设计

  本文与RS232接口的通信方式采用固定速率的爆发方式,在该方式下,每个字的传送都由帧同步(FSX/FSR)信号开始,后面开始为数据位,其时序如图4所示。TMS320VC33微处理器在爆发方式接收数据时,从帧同步信号后开始接收数据,并不再考虑FSR信号,在一帧信号传输的最后一位时,FSR必须为低电平,否则将会被作为下一帧的帧同步信号位。

 


  TMS320VC33微处理器与标准串口间的通信硬件结构如图5所示,同样采用三线连接的电路。因PC起始位为低电平,TMS320VC33微处理器帧同步位为高电平,为使两者统一,MAX3232E的R10ut信号经一反相器后,再连接到DSP的DR和FSR引脚,同时加反相器后,数据相位和停止位都相应变反,但是很容易用软件方法还原数据信号。

 


  2.软件设计

  软件设计比前两种方法更为简单,只需将串口的相应寄存器位设置好,然后开启相应中断即可完成与PC的通信,此方 
法在接收时采用帧同步信号,误码率较低,是一种比较实用的方法。

  ①在DSP接收时,接收信号同时连接到接收引脚DR和接收帧同步引脚FSR,故PC发送1帧信号的起始位是被用作接收帧同步信号,然后才开始接收数据,而且FSR引脚在接收帧的最后一位时必须为低电平,以满足TMS320VC33微处理器爆发方式串行通信的要求。PC采用上述发送帧格式,停止位反相后,正好满足FSR的要求。

  ②在DSP发送时,TMS320VC33微处理器的字长只能是8、16、24或32位,且不需要起始位、结束位;RS232的字长只能是8位,且需要起始位和结束位。由图5知,TMS320VC33微处理器的FSX采用内部同步,DX引脚上为数据位,为符合PC接收的帧格式,需将数据位设置为16位,将最高位作为起始位、8位数据位、1位停止位、6位空闲位,即符合PC帧格式为10位的通信要求,同时空闲位不影响数据通信,同时也正是由于有空闲位,所以采用固定速率的爆发方式。

  结论

  本文的TMS320VC33微处理器与PC实现串口通信的方法可以为其它型号的高速DSP与PC之间实现通信提供参考。

  另外,将MAX3232E芯片换成MAX485可实现DSP与RS-485接口的通信,即提高了数据传输速率,增加了传输距离,同时,增强了数据传输中抗干扰能力,对复杂环境的数据传输通讯有重要的应用意义。


本文来自:我爱研发网(52RD.com)


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