基于单片机的TMS320VC5402的HPI通信设计

3.2 单片机程序设计要点

上面讲到,P3.5作为单片机的发送请求信号,当无数据发送时为高电平,当为低电平时则表示单片机想要发送数据,向总线仲裁器申请使用总线,总线仲裁器判断当前谁可以使用总线,然后通过外中断0中断DSP处理器,同时通过口告知DSP当前可以使用总线的单片机,最终由DSP通过XF管脚集中控制单片机的总线使用权。单片机在获取总线使用权并发送完数据后,向HPI的控制寄存器的DSPINT位写1,用中断通知DSP。在单片机需接收数据时,DSP首先设置XF脚,选择由哪个单片机接收,然后设置脚为低,通过中断告知单片机进行接收。单片机从HPI口接收时也应置P3.5为低,以便保持总线仲裁器的单片机选择信号与XF脚一致。

在对单片机编程时需要注意以下几点:(1)由于两个单片机共享总线,为保证相互之间不会干扰,没有使用总线的单片机P1口必须处于高阻态。根据P1口的内部结构,单片机不使用总线时,往P1口写入0xFF即可达到这一目的。(2)由于P1口作为控制/数据信号复用口,故编程时,对每次HPI口操作,先在P1口送出控制信号,接着设置P1.0产生低→高的跳变,把控制HPI口的P1.1～P1.4信号锁存到FPGA内部的锁存器,这时P1口才能作为数据端口,在P3.7产生一低跳变后,发起一次数据传递。(3)编程时,应防止单片机被同时要求对HPI口进行收、发操作。这可以依据实际情况,灵活地进行处理,限于篇幅,不再赘述。

4总线仲裁器的设计

总线仲裁器的功能主要是根据单片机P3.5的总线请求信号,选择当前可以使用总线的单片机,仲裁器的设计需做到单片机能够公平竞争总线使用权。在两个单片机竞争总线的情况下,用一个简单的状态机即可达到目的。状态机state仅有两个状态S0和S1,P3.5为高电平时,不申请总线,状态机保持原状态;P3.5为低电平时,则根据当前请求总线的单片机,状态机转换到相应的状态。如单片机同时申请使用总线,则保持当前的状态不变。下面给出状态转换表(S0表示选择单片机1,S1表示选择单片机2):

state, MCU1_P3.5, MCU2_P3.5 => state;

S0, 0, x => S0;

S0, 1, 0 => S1;

S0, 1, 1 => S0;

S1, x, 0 => S1;

S1, 0, 1 => S0;

S1, 1, 1 => S1;

当状态机有状态变换时,用FPGA产生一个脉宽约为1μs的低电平脉冲。这一信号接DSP外中断脚,用于中断DSP,并且将状态机的当前状态通过脚告知DSP,指明正在请求使用总线的单片机。

此外,如前所述,FPGA内部还设置一锁存器,由P1.0的高跳变将P1口送出的HPI口控制信号锁存。至于控制的两个P3.7信号,在FPGA内部只需将两信号相与即可。

4 单片机与微机串口的硬件连线

在IBM PC/XT微机系统中,其串口符合RS-232C接口标准。为提高抗干扰能力,RS-232C标准采用负逻辑,低电平在-5V～-15V之间(通常用-12V表示)为逻辑“1”,高电平在+5V～+15V之间(通常用+12V表示)为逻辑“0”。上述电平称为EIA电平,它与TTL电平和CMOS电平不同。为了使AT89C2051能与微机进行串行通信,可以利用MAX232完成RS-232C电平与TTL电平的相互转换。

单片机程序在完成对串口的工作模式和波特率设置等初始化过程后,即可开始与串口通信。通信方式有查询方式和中断方式两种。由于查询方式需CPU不断查询标志位,程序效率不高,故在单片机操作比较繁忙时通常采用中断方式,具体的编程应用这里不再介绍。

介绍了通过FPGA芯片作为总线仲裁器,实现微机双串口各自通过AT89C2051与DSP HPI口通信的设计方法。该电路与采用专用芯片的电路相比,并不显得复杂,比较实用。由于与DSP存储器之间的数据交换完全由单片机发起,DSP就可以从数据的传递中解脱出来,去完成更复杂的控制和运算。实践证明,这一电路能很好地达到我们的设计要求,在异步数据传输速率为9600bps情况下,可以可靠地实现微机双串口与DSP之间的通信。

参考文献:

[1].AT89C2051datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/AT89C2051_.html.
[2].RS232datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/RS232_585128.html.
[3].TL16C550datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/TL16C550_.
[4].TTLdatasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/TTL_1174409.html.
[5].MAX232datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/MAX232_1074207.html.