TMS320VC33同步串行口和PC实现异步串行通信

摘　要：本文采用最简单的连接电路，进行软件模拟通用异步发送/接收器UART，实现TMS320VC33同步串行口和PC机RS-232C接口异步串行通信。

关键词：串行通信；数据格式；PC；TMS320VC33

　　数字信号处理器DSP，由于其具有高速数字信号处理等特点，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。实际应用中，往往把经过DSP采集处理的信号或数据传送给微机进行存储和进一步处理，而外部设备和微机之间进行数据传送，常常通过微机的RS-232异步串行口进行，实现起来接口设计容易，通信程序设计简单。目前，通过微机的RS-232串行口进行通信最为简单且常用的是采用三线式接法，便可实现全双工异步串行通信。但是，在一些常用的DSP芯片中，采用的通信是同步串行方式,其数据传送格式和微机标准的RS-232数据帧格式不同，能否采用简便的方法,实现DSP的同步串行口和微机的异步串行通信。本文介绍了一种用软件模拟通用异步发送/接收器UART，实现TMS320VC33通过RS-232串行口和微机通信的方法。

RS-232和TMS320VC33串行通信格式

　　在微机的RS-232接口中，由于没有时钟信号，所以数据按照设定的固定波特率传送。通过微机的RS-232串行口进行通信最为简单且常用的是采用三线式接法，即只需连接RX(数据接收)、TX(数据发送)、GND（地）三个引脚，便可实现全双工异步串行通信。PC机按照帧格式发送/接收信号，一帧通常包括1位起始位(“0”电平)、5~8bits数据位、1位(或无)校验位和1位/1位半/2位停止位(“1”电平)。起始位表示数据传送开始，数据位是低位在先，停止位表示一帧结束。

　　按照RS-232标准通信，通信双方的波特率设置和帧格式的设置应该一致，才能保证数据正确的传送。

　　TMS320VC33是TI公司的高性能浮点DSP器件，它有1个双向双缓冲的同步串口，与串行通信直接有关的外部引脚有6个信号：串行接收时钟(CLKR)、串行发送时钟(CLKX)、接收帧同步(FSR)、发送帧同步(FSX)、串行数据接收(DR0)和串行数据发送(DT0)。串行口有8个内部存储器映射的控制寄存器，每个寄存器都是32位。

　　TMS320VC33的串行通信的发送与接收方式有连续方式和暴发方式，连续方式是指在同步信号后，数据连续传送，相邻字之间无间隔，暴发方式是指每个字的传输由串行口无效周期隔开,每个字的传送都由帧同步(FSX/FSR)信号开始,后面是数据位。其固定传输率暴发方式的时序如图1所示。

　　需要注意，TMS320VC33在暴发方式接收数据时，从帧同步信号后开始接收就不再考虑FSR信号，但在一帧信号的最后一位时，FSR必须为低电平，否则就将会被作为下一帧的帧同步信号位，传输方式就变成了连续方式。和标准的RS-232串行通信格式不同的是，TMS320VC33的发送与接收，数据位可以选择8、16、24和32位，一帧格式没有起始位、校验位和停止位，且数据位是高位在先。

　　TMS320VC33串口可以选择内/外部时钟，帧同步(FSX/FSR)信号也可以可以选择内/外部信号实现，但是，接收帧同步(FSR)信号一般采用外同步。

实现TMS320VC33和PC串行通信的简易方法

　　由以上分析看出，TMS320VC33的串口和PC机的串口在数据格式以及传送控制上有区别，但是通过软件模拟以及简单的硬件控制，就可实现TMS320VC33与标准串口间的通信。

　　采用三线连接的硬件电路

　　实现PC和TMS320VC33串行通信的硬件电路如图2所示。由于PC起始位为低电平，TMS320VC33帧同步位为高电平，为了使它们统一起来，在DSP的发送/接收引脚都外接一个反相器的输入/输出端，当然，加了反相也会使数据相位和停止位都变反，但数据信号很容易用软件方法使它还原。图中的MAX232实现TTL逻辑电平和RS-232逻辑电平的转换。

　　采用固定暴发方式通信及其软件实现

　　在这种方式下，TMS320VC33的串行数据传输率不变，且等于PC机的波特率。根据双方帧格式的特点以及软件对数据位处理的方便，对PC和TMS320VC33串行通信的帧格式设计如下：

　　DSP接收PC发送时，PC机：1位起始位、7位数据位、1位停止位；VC33：1位帧同步，8数据位(其中1位是PC的停止位)。

　　DSP发送PC接收时，PC机：1位起始位、7位数据位、1位停止位；VC33：16位数据位(其中第1位作为起始位，第2-8位作为数据位，第9位作为停止位，第10-16位作为空闲位)。

　　以上帧格式传送数据，有以下问题需要处理。

　　�邮辗蕉越邮盏氖©据组装变换。
　　
　　环聪嗪螅�©好满足对FSR的要求。

　　TMS320VC33和PC根据以上软、硬件设计要求，实现串行通信数据处理的流程图如图3所示。该图是在通信双方按以上设计并对串行口初始化后，进行TMS320VC33发送和PC机接收的数据处理过程，而PC发送和TMS320VC33接收也有几乎类似的处理。以TMS320VC33发送数据6EH为例，说明处理流程。

　　TMS320VC33发送方：TMS320VC33要把6EH变成1011000000000000和1111000000000000两个16位数据分2次发送，前一个数据是发送6H，后一个数据发送EH。在发送的数据前面加了1位“1”，作为PC的起始位，后面7位为数据位，再后面加8位“0”，作为PC的停止位和空闲位。

　　PC接收方：以中断方式读取数据。硬件对数据反相后传过来的2帧数据是010011111111111和0000111111111111。PC串行口自动去掉起始位、停止位和空闲位，并把数据位的高低位互换得到2个7位数据1111001和1111000。低4位是数据的有效位，把它们取出来组装成10001001，取反后得到01110110，再对数据的高低位互换得到01101110，即6EH。

　　以上对发送/接收的数据进行变换，用软件实现是很容易的。之所以要把一个字节数据分成2个16位数据，主要是受到RS-232标准帧格式和“三线连接”通信方法的限制 。

 
结语

在工程设计中，采用上述方法实现PC和TMS320VC33串行通信，解决了相互之间通信格式不同的问题，简单方便，切实可行，其基本思想也可供其它数据格式不同的串行通信参考。

参考文献：

1．  Texas Instruments Incorporated.TMS320C3X User's Guide. 2001.