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基于微处理器实现一对异步串口连接的接口设计

2020年04月04日 17:07 次阅读

引言

美国TITexas Instruments)公司的系列DSP芯片采用哈佛结构、流水线操作、专用硬件乘法器、快速DSP指令,使其在数字信号处理,通信和工业自动化等领域得到广泛应用。TMS320C32是32位浮点处理器。它除了上述特点外,还具有增强型存储器接口、灵活的启动装载(boot loader)、可重定位的中断矢量表、灵活的中断方式和其他外设;其通信功能只包括片上集成的一个串口,但在设计中此串口一般被串行A/D或D/A芯片占用,或者被用于与另一片DSP芯片在“握手模式”(handshake mode)下直接连接。

虽然TMS320C32串口有多种工作方式。但通过串口相应的寄存器并不能直接配置出符合RS232标准的通信串口,而RS通信串口是自动化控制设备的一种基本通信方式,如PC机或其他各种基于微处理器的控制装置。RS232标准在1991年被标准化组织EIA(Electronic Industries AssociaTIon)重命名为EIA232标准,是一种异步串行通信标准,包括机械连接、信号功能、电压特性和通信协议等几个方面的规定。

基于微处理器实现一对异步串口连接的接口设计

采用1片SC16C750B UART芯片来完成TMS320C32的RS232串口的设计。此UART最高的串行数据速率可达3Mbps,引脚与TL16C750兼容,并且具有64字节接收和发送FIFOs以及自动硬件流量功能。这些特征使串口通信更加高效、可靠。

1、 TMS320C32的RS232串口硬件设计

在基于微处理器开发的自动控制装置设计中,一般并不需要串行通信的长距离传输,故普遍采用“零-Modem”方式(Null-Modem or Zero-Modem)实现一对异步串口连接。图1为一种“零-Modem”连接方式(具体信号的意义可见RS232标准)。

由于RS232标准的异步通信规约数据帧都带起始位和停止位,并且SC16C750B UART芯片具有自动硬件流量控制功能,因此可以进一步忽略与Modem相关的控制信号(DTR、DSR、CD、RTS、CTS),简化连接。

1.1 SC16C7550B UART芯片

SC16C750B为异步串行通信芯片,带标准Modem接口,它具有以下主要特点:

(1)标准异步错误位和帧格式位(起始位、停止位、奇偶校验位),并且帧格式可编程;

(2)软件可选择波特率;

(3)发送和接收各64字节FIFOs;

(4)发送、接收、线路状态等中断可独立控制,并且中断优先级可额编程;

(5)独立的接收时钟

(6)在5V工作电压下,发送或接收速率可达5Mbps;

(7)自动硬件流量控制

(8)4种可选择接收中断级别;

(9)标准Modem接口;

(10)引脚与ST16C450/550、TL16C450/550、PC16C450/550,软件与SC16C750及TL16C750兼容。其他一些特点不再赘述。

SC16C750B主要引脚的功能如表1所列 。

1.2 硬件原理

硬件设计的总体思路:

(1)UART的地址被分配到TMS320C32的IOSTRB外部存储器空间,片选信号对应的地址即为UART的基地址。

(2)RXRDY、TXRDY分别作为接收、发送中断信号,分别接C32的中断外部引脚INT0、INT1、并且C32的中断触发方式设为低电平触发。

(3)UART的TX、RX引脚均为CMOS电平,而RS232采用的是“负逻辑电平”。本设计采用1片MAX3232完成它们之间的电平转换和驱动,其数据传输速率最高达1Mbps。

(4)使接收部分和发送部分的波特率相同,此时RCLK接BAUDOUT引脚。

(5)外部参考时钟频率为1.8432MHz。

1.3 UART扩展RS232串口原理

依据上面的整体思路设计出硬件电路,如图2所示。

图2中的端口信号,如数据和地址总线、复位信号、中断信号,完成与TMS320C32之间的连接。本设计中片选信号对应TMS320C32的IOSTRB空间中的0x810100h,即SC16C750B的内部寄存器的基地址。

2、 TMS320C32的RS232串口软件功能设计

串口工作模式控制和数据收发都是通过TMS320C32对UART内部相关寄存器的读写操作来完成的。因此,首先分析一下SC16C750B片内寄存器的功能,然后确定在本设计中SC16C750B的工作模式,并且给出该串口的初始化程序、中断发送程序和中断接收程序。程序以C语言写成。 

2.1 SC16C750B片内寄存器

表2给出SC16C750B内部寄存器的功能描述。寄存器各位意义可参见该芯片的数据手册。

2.2 程序设计

首先初始化编程,以确定TMS320C32与SC16C750B之间的操作方式、数据传输帧格式、SC16C750B自身的工作模式、数据传输波特率的设置等工作。设定:

(1)SC16C750B工作DMA模式0(DMA mode 0)。在此模式下,每当发送寄存器THR为空,TXRDY信号会降为逻辑低电平。只要接收寄存器RHR被装载了一个字符,RXRDY会立刻降为逻辑低电平。

(2)TMS320C32与SC16C750B UART之间的操作方式采用中断操作方式,中断方式相对于查询方式可以提高TMS3320C32的工作效率。TMS320C32的INT0中断引脚接UART的RXRDY信号,INT1接TXRDY信号。这样,由INT0、INT1对应的中断服务例程完成数据的接收和发送。

(3)数据传输帧格式:数据字长8位、2位停止位、偶校验。

(4)设置波特率。

在RS232电平逻辑中,串行数据速率(serial data rate)就在等于波特率(baud rate)。如果外部时钟频率(XTAL1 clock frequency)为1.8432MHz、波特率19 200bps时,对应的波特率除数(divisor)为6。

用C语言开发[8]TMS320C32的串口通信程序。初始化程序如下:

#include<stdlib.h>

#include<ioports.h> [page]

//声明SC16C750B寄存器的结构

typedef struct{

uNSigned RHR;//接收保持寄存器

unsigned THR;//发送保持寄存器

unsigned IER;//中断使能寄存器

unsigned FCR;//FIFO控制寄存器

unsigned ISR;//中断服务状态寄存器

unsigned LCR;//线路控制寄存器

unsigned MCR;//Modem控制寄存器

unsigned LSR;//线路状态寄存器

unsigned MSR;//Modem状态寄存器

unsigned SPR;//便笺寄存器

unsigned DLL;//波特率除数低字节存器

unsigned DLM;//波特率除数高字节锁存器

}SerialPort;

//SC16C750B的寄存器基地址为0x810100h

serialPort sp={

0x810100h,0x810100h,0x810101h,

0x810102h,0x810102h,0x810103h,

0x810104h,0x810105h,0x810106h,

0x810107h,0x810100h,0x810101h,

};

void main(void){ …

//波特率设置

outport(sp.LCR,0x80); //LCR[7]=0

outport(sp.DLL,0x06); //波特率19 200bps

outport(sp.DLM,0x00);

outport(sp.LCR,0x1F); //数据帧格式

outport(sp.FCR,0xA1); //DMA mode 0 outport(sp.IER,0x07); //中断使能

}

//INT0中断服务例程——数据接收

unsigned char recvdata;

void c_int01(void){

recvdata=inport(sp,RHR);

}

//INT1中断服务例程——数据发送

void c_int02(void){

outport(sp.THR,transdata);

}

3 、结论

TMS320C32是一种高性价比的32位浮点DSP芯片,但其通信功能相对较弱。采用SC16C750B UART芯片扩展TMS320C32的RS232串行口,用于实际温度和压力测控装置中,经验证,数据通信可靠。

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基于80C32单片机和SPC3芯片的通讯适配器实...

CCS6没有rtdx功能了,TI公司发布其他功能进行代替了吗?

ccs3.3中是通过rtdx相关指令实时读取dsp变量的数据到上位机中,CCS6之后应该如何实现数据的实时提取? ...
发表于 2020-04-02 23:58 194次阅读
CCS6没有rtdx功能了,TI公司发布其他功能进行代替了吗?