TMS320VC5402和PC机的UART研究与设计

——

作者：李勋龙宋仲康时间：2007-01-26 来源：《中国测控网》

加入技术交流群
- 扫码加入
  和技术大咖面对面交流
  海量资料库查询

1 引言

本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/21221.htm

tms320vc5402以其低成本、低功耗、资源多的特点在通信、控制领域得到了广泛的应用。片上集成了最大192kb存储空间(64kb ram、64kb rom、64kb i/o)，具有时分多路串口tmd，2个缓冲串口bsp、8位并行主机接口hpi、可编程等待状态发生器等，完全可以满足数据处理及控制要求。基于 5402构建的应用系统中必不可少的是各种数据通信接口的设计。与并口相比，串行接口的特点是减少器件引脚数目，节省了硬件系统的体积，降低了接口设计的复杂性。实际应用中，各系统之间需要实现异步串行数据传输和通信，而dsp5402具有同步串口，与标准的异步串行接口不同，本文针对这种应用，设计实现了dsp5402和pc机的异步串行通信。

2 串行通信和dsp5402串口

在工业控制和实际应用中，串行通信的应用已非常普遍，图1示出常见的三种232通信方式，在此笔者选用短距离有线传输方式。目前，大多数pc机的串口采用 rs-232标准，该标准规定采用一个25脚的db25连接器，实际上rs-232的25条引线有许多是很少用的，所以目前较为常用的串口有9针和25 针，在普通电路设计中最为简单且常用的是三线制接法，即在通信中不需要rs-232的控制联络信号，采用发送数据(txd)、接收数据(rxd)、地 (gnd)三脚相连，便可实现全双工异步串行通信，本文即采用此法实现pc与dsp的串行通信。

图1 三种rs-232通信方式
由于rs-232中没有时钟信号，所以按照设定的固定波特率传送。在一信号中包括开始位、停止位和数据位，校验位可以选择。其中数据位为5-8bits，奇偶校验位共有5种方式可选:奇校验、偶校验、始终为1、始终为0以及空;停止位也有三种选择:1位、11/2位以及2位。串口传数时低位优先，由开始位表示数据传输。

dsp5402有2个多缓冲的同步串口，通过幀信号来控制数据流。每一个串口有6个信号:clkr/x:接收、发送时钟信号，dr/dx:接收、发送串行数据信号，fsr/fsx:接收、发送幀同步信号;串行接口有5个寄存器:数据接收寄存器(drr)、数据发送寄存器(dxr)、串行接口控制寄存器 (spc)、数据接收移位寄存器(rsr)、数据发送移位寄存器(xsr)，其中3个存储器映射寄存器(spc、dxr和drr)和2个程序不能直接访问的寄存器(rsr和xsr)来操作，rsr和xsr在执行双缓冲功能时很有用。发送数据写到dxr中，而接收数据从drr中读取。其各寄存器配置及控制请参考文献[2]。

3 dsp和pc机串口通信的软硬件实现

3.1 dsp和pc机uart硬件连接

由上所述，pc机的异步串口和dsp5402的同步串口在数据格式以及传送控制上有区别，但是通过必要的硬件控制和软件模拟就可实现dsp5402与标准串口间的通信。dsp5402和pc机的uart实现主要有二种硬件方法和二种软件模拟方法。硬件方法如下:基于max3100的同步转异步实现和利用 dsp5402 i/o模拟时序法。

max3110e内部集成了全功能uart和内置电泵电容以及土15kv esd保护的rs-232收发器。其中，uart部分采用兼容spitm/qspitm/microwiretm的串行接口，因而可节省线路板空间和微控制器的i／0引脚。由于rs-232部分使用了特有的低压差输出级，从而使双接收/发送接口能够在高速通信、正常电源下提供真正的rs-232特性，而功耗仅600μa。通过max3110e可实现同步串行数据接口到异步串行通信口(rs-232)的转换，它可直接与pc机的串行口(com)相连。 max3110e具有尺寸小，价格低，功耗少，通信速率高等特点，因此有着较好的应用前景。max3110e包括uart与rs-232两个独立的部分。其中，uart部分包括兼容于spi的串行接口、可编程波特率发生器、发送缓冲器及发送移位寄存器、接收缓冲器及接收移位寄存器、8字节接收fifo以及有四种可屏蔽中断源的中断产生器。而rs-232部分包括自带电容的电泵，以及可由shdn对其进行硬件关断的。

max3110e通过spi接口与dsp5402进行16位数据的全双工通信。dsp5402通过bdx线向max3110发送的16位串行数据序列中包括传输格式控制字，如波特率设置、中断屏蔽、奇偶校验位等。dsp5402的mcbsp串行接口工作于spi模式时可直接与max3110进行连接。 dsp5402的bdx1与max3110的din连接作为发送数据线，bdr1与dout连接作为接收数据线，发送同步脉冲信号bfsx1作为片选信号，发送时钟信号bclkx1作为max3110的串行时钟输入，硬件接口图如图2所示:

图2 dsp5402和max3110硬件接口图同时必须根据时序设置dsp5402的mcbsp寄存器，此种uart方式才得以实现，时序图如图3所示:

图3 max3110和dsp5402配合时序利用dsp5402 i/o模拟时序法分析如下:用定时器中断来处理数据，用i/o口来配置作为输入输出，由于dsp5402单独i/o引脚较少，节省资源，这里使用dsp5402的标志位引脚xf和配合软件得到实现，硬件原理图如图4所示:

图4 硬件原理图
3.2 dsp和pc机uart软件实现

对于基于max3100的同步转异步实现dsp5402编程如下:

stm spcr11，spsa1 ; 配置spcr11
stm #1800h，mcbsp1
stm spcr21，spsa1 ; 配置spcr21
stm #0000h，mcbsp1
stm pcr1， spsa1 ; 配置pcr1
stm #0a0ch，mcbsp1
stm rcr11，spsa1 ; 配置rcr11
stm #0040h，mcbsp1
… … ; 配置rcr21
stm xcr11，spsa1 ; 配置xcr11
stm #0040h，mcbsp1
… … ; 配置xcr21
stm srgr11，spsa1 ; 配置srgr11
stm #0027h，mcbsp1
… … ; 配置srgr21
rpt #20 ; 等待2个clksrg时钟周期
nop
stm spcr21，spsa1 ; 配置spcr21
stm #0040h，mcbsp1
; 启动mcbsp1采样率发生器
rpt #20 ; 等待2个clkg时钟周期
nop
stm spcr11，spsa1
stm #1801h，mcbsp1 ; 启动接收
stm spcr21，spsa1 ; 配置spcr21
stm #0041h，mcbsp1 ; 启动mcbsp1发送端
stm spcr21，spsa1 ; 配置spcr21
stm #00c1h，mcbsp1 ; 启动帧同步脉冲
rpt #80 ; 等待8个clkg时钟周期
nop
ld #0h，a
stm #0c042h，dxr11
; 配置max3110，2个停止位

配置完成即可发送数据，接收程序只需依据模式配置相应的接收寄存器。图5示出测试界面。