用TL16C752B實(shí)現DSP和PC機的串行通信

關(guān)鍵詞：數字信號處理；通信接口；異步通信；TL16C752B；TMS320VC5421

１　引言

美國德州儀器公司（ＴＩ）的ＴＭＳ３２０ＶＣ５４ＸＸ系列ＤＳＰ芯片與ＰＣ機實(shí)現異步通信通常有兩種方法：第一種是使用通用Ｉ／Ｏ信號ＸＦ和ＢＩＯ作為串口發(fā)送和接收信號，用軟件逐位發(fā)送和接收數據，即軟件異步通信方法，這種方法需要占用很多ＣＰＵ時(shí)間，因此，只能在ＤＳＰ不太忙、實(shí)時(shí)性要求不高的情況下采用；第二種是通過(guò)擴展異步通信芯片來(lái)實(shí)現高速串行通信，本文選用的就是此方法。

在筆者設計數字調幅廣播系統中的基帶處理子系統時(shí)，復用器與信道編碼器之間的通信采用的是異步串行通訊方案。復用器則使用通用ＰＣ機來(lái)實(shí)現，信道編碼器使用ＴＩ公司生產(chǎn)的ＤＳＰ芯片ＴＭＳ３２０ＶＣ５４２１來(lái)設計實(shí)現。

２?。眨粒遥孕酒裕蹋保叮茫罚担玻潞?jiǎn)介[１]

２．１ 主要特點(diǎn)

ＴＬ１６Ｃ７５２Ｂ是ＴＩ公司推出的新型ＵＡＲＴ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ ａｎｄ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ ）收發(fā)器。該器件的主要特點(diǎn)如下：

●引腳和ＳＴ１６Ｃ２５５０兼容，內置兩套ＵＡＲＴ系統，可獨立工作；

●工作時(shí)，最高波特率可以達到１．５Ｍｂｐｓ（使用２４ＭＨｚ晶體時(shí)）或３Ｍｂｐｓ（使用４８ＭＨｚ振蕩器或時(shí)鐘源時(shí)）；

●具有６４字節發(fā)送／接收ＦＩＦＯ（接收ＦＩＦＯ包含錯誤標志）。由于收、發(fā)ＦＩＦＯ的觸發(fā)等級可通過(guò)軟件編程實(shí)現，因而減少了ＣＰＵ的中斷次數；

●接收ＦＩＦＯ的啟動(dòng)和停止等級可以通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現；

●具有兩種控制模式：其中軟件流控制模式可通過(guò)編程Ｘｏｎ／Ｘｏｆｆ字符來(lái)實(shí)現；而硬件流控制模式則可通過(guò)設置ＲＴＳ和ＣＴＳ引腳及相應的寄存器來(lái)實(shí)現；

●波特率可編程；

●可編程下列串行數據格式：

――５、６、７、８ 四種字符；

――數據奇偶校驗或者無(wú)校驗；

――１、１．５、２ｂｉｔｓ 停止位；

●內部閉環(huán)。

２．２ ＴＬ１６Ｃ７５２Ｂ的引腳功能

ＴＬ１６Ｃ７５２Ｂ內含雙ＵＡＲＴ，并自帶６４字節收發(fā)ＦＩＦＯ，可自動(dòng)進(jìn)行軟件流和硬件流控制，最大波特率可達３Ｍｂｐｓ。此外，ＴＬ１６Ｃ７５２Ｂ還提供了其它一些增強功能，可通過(guò)設定ＥＦＲ寄存器的相關(guān)位來(lái)實(shí)現。通過(guò)ＦＩＦＯ ＲＤＹ 寄存器可讀?。裕兀遥模伲遥兀遥模僖_的狀態(tài)；而通過(guò)片內寄存器則可為使用者提供接收數據的錯誤識別、操作狀態(tài)以及ＭＯＤＥＭ的接口控制信號。

ＴＬ１６Ｃ７５２Ｂ的引腳排列如圖１所示，各主要引腳的功能如下：

Ａ０～Ａ２：地址線(xiàn)，通過(guò)這幾個(gè)引腳以及讀寫(xiě)信號ＩＯＲ和ＩＯＷ可以訪(fǎng)問(wèn)及設定片內寄存器?

Ｄ０～Ｄ７：雙向８位數據線(xiàn)?

ＣＳＡ、ＣＳＢ：兩套ＵＡＲＴ的片選信號?

ＴＸＡ／ＲＸＡ、ＴＸＢ／ＲＸＢ：分別表示所要發(fā)送和接收的數據端口?

ＩＮＴＡ／ＩＮＴＢ：中斷信號?

ＲＥＳＥＴ：芯片復位信號?

ＸＩＮ／ＸＯＵＴ：時(shí)鐘輸入／輸出信號。

２．３ ＴＬ１６Ｃ７５２Ｂ的內部寄存器

圖２所示是ＴＬ１６Ｃ７５２Ｂ的內部功能模塊圖，該器件內部共有２０個(gè)寄存器，這些寄存器可分別用于實(shí)現通信參數的設置、對線(xiàn)路及ＭＯＤＥＭ狀態(tài)的訪(fǎng)問(wèn)、數據的發(fā)送和接收以及中斷管理等功能。其地址可分別通過(guò)Ａ０～Ａ２地址線(xiàn)和某些寄存器的特定位來(lái)確定，由于有些寄存器的地址是重疊的，所以還必須通過(guò)讀／寫(xiě)信號加以區分。ＴＬ１６Ｃ７５２Ｂ內部寄存器的映射如表１所列。表中：

“＊” 表示僅當ＬＣＲ的第７位為１時(shí)，訪(fǎng)問(wèn)ＤＬＬ／ＤＬＨ。

“＊＊ ”表示僅當ＬＣＲ為０ｘＢＦ時(shí)，訪(fǎng)問(wèn)ＥＦＲ以及Ｘｏｎ１／２，Ｘｏｆｆ１／２。

“＋” 表示當ＥＦＲ[４]為１，且ＭＣＲ[６]為１時(shí)，訪(fǎng)問(wèn)ＴＣＲ／ＴＬＲ。

“＋＋”表示當片選信號有效、ＭＣＲ[２]為１且處于非閉環(huán)模式時(shí)，訪(fǎng)問(wèn) ＦＩＦＯ ＲＤＹ。

此外，對于ＭＣＲ[７]，只有當ＥＦＲ[４]為１時(shí)才可以更改。在上述說(shuō)明中，[]表示該寄存器的第幾位。

表1 TL16C752B的內部寄存器映射表

２．４ ＴＬ１６Ｃ７５２Ｂ工作流控制模式

ＴＬ１６Ｃ７５２Ｂ有２種工作流控制模式：硬件流控制和軟件流控制。使用前者可降低軟件消耗，通過(guò)ＲＴＳ和ＣＴＳ引腳信號的硬件連接可自動(dòng)控制串行數據流，從而提高系統的有效性；后者則通過(guò)使用可編程的Ｘｏｎ／Ｘｏｆｆ字符來(lái)自動(dòng)控制數據傳輸。本文主要介紹軟件流控制模式。

軟件流控制模式的使能可通過(guò)ＥＦＲ和ＭＣＲ這２個(gè)寄存器來(lái)實(shí)現。不同流模式的組合如表２所列（可通過(guò)設定ＥＦＲ的低４位實(shí)現）。

表2 軟件流控制模式

具體工作流程（從接收的角度）為：接收時(shí)，若操作達到接收中斷等級，則產(chǎn)生中斷，但這時(shí)傳輸還在進(jìn)行（這里假設中斷有一定延時(shí)）；而當ＲＨＲ中的數據數目達到接收停止等級規定的數值時(shí)，接收端發(fā)送Ｘｏｆｆ１／２，以通知發(fā)送端停止發(fā)送數據，這時(shí)接收端將讀?。遥龋抑械臄祿?。當ＲＨＲ中的數據數目降到接收啟動(dòng)等級規定的數值時(shí)，接收端發(fā)送Ｘｏｎ１／２，以通知發(fā)送端可以繼續發(fā)送數據。

３?。裕蹋保叮茫罚担玻屡cＰＣ的通信電路

ＴＬ１６Ｃ７５２Ｂ與ＰＣ的串行通信部分的硬件連接電路如圖３所示。圖中，地址線(xiàn)Ａ０～Ａ２、數據線(xiàn)Ｄ０～Ｄ７分別和ＤＳＰ的地址總線(xiàn)Ａ０～Ａ２、外部數據線(xiàn)Ｄ０～Ｄ７直接相連，而選通信號ＣＳＡ／ＣＳＢ、讀寫(xiě)信號ＩＯＲ／ＩＯＷ、復位信號ＲＥＳＥＴ以及中斷信號ＩＮＴＡ／Ｂ則接入ＣＰＬＤ并由ＣＰＬＤ處理。同時(shí)ＤＳＰ端的ＰＳ、ＤＳ、ＩＳ、ＩＯＳＴＲＢ、Ｒ／ Ｗ、ＭＳＴＲＢ也同時(shí)接入ＣＰＬＤ以用于生成控制信號。電路中使用ＣＰＬＤ一方面可以對ＵＡＲＴ的地址靈活配置，另一方面也可以靈活生成ＵＡＲＴ的復位、選通和讀寫(xiě)信號，從而增強系統的靈活性，方便系統調試。

由于ＰＣ端串口采用ＲＳ２３２電平標準，因此ＵＡＲＴ之后需要連接ＭＡＸ３２２１以完成電平轉換。ＴＬ１６Ｃ７５２Ｂ的數據發(fā)送引腳和數據接收引腳分別與ＭＡＸ３２２１的數據輸入引腳和數據輸出引腳連接。這里只使用一套ＵＡＲＴ來(lái)完成ＴＬ１６Ｃ７５２Ｂ和ＰＣ的通信。數據收、發(fā)采用中斷方式，ＵＡＲＴ＿ＩＮＴＡ通過(guò)ＣＰＬＤ和ＴＭＳ３２０ＶＣ５４２１的外部中斷ＩＮＴ０相連接。而３．０７２ＭＨｚ晶振則連接到ＸＩＮ和ＸＯＵＴ?xún)梢_。波特率設定為３８４００，故ＤＬＬ／ＤＬＨ分別為０６和００ｈ。

具體調試時(shí)，可先從查詢(xún)方式開(kāi)始，若沒(méi)有問(wèn)題，再使用中斷方式。

圖3

４?。裕蹋保叮茫罚担玻潞停校猛ㄐ诺能浖幊?/B>

該系統的軟件設計部分主要包括ＰＣ機程序、ＤＳＰ初始化、ＴＬ１６Ｃ７５２Ｂ初始化和數據發(fā)送／接收以及雙方的通信協(xié)議等。下面介紹ＴＬ１６Ｃ７５２Ｂ的初始化程序。

ＴＬ１６Ｃ７５２Ｂ初始化程序主要包括以下幾部分：

（１）波特率的設定；

（２）增強功能的使能及設置ＥＦＲ的相關(guān)位；

（３）完成有關(guān)收、發(fā)ＦＩＦＯ的設定，主要是ＭＣＲ／ＴＣＲ／ＴＬＲ ３個(gè)寄存器的設置；

（４）軟件流控制模式使能以及Ｘｏｎ／Ｘｏｆｆ字符的設置；

（５）傳輸數據格式設定，包括８位數據位、２位停止位、ＤＭＡ傳輸模式１、偶校驗、不使用強制校驗模式、暫?？刂莆粺o(wú)效等；

（６）設置ＦＩＦＯ控制以及中斷控制寄存器。

此外，在完成設置前，還應注意以下幾點(diǎn)：

（１） 設定ＤＬＬ和ＤＬＨ前，ＬＣＲ[７]應為１。

（２） 設定ＭＣＲ前，ＥＦＲ[４]應為１,ＬＣＲ應為００ｈ。地址相重疊的寄存器不能同時(shí)使能。

（３） 讀寫(xiě)ＲＨＲ和ＴＨＲ時(shí)，由于ＤＳＰ的讀寫(xiě)速度很快，故最好不要連續讀寫(xiě)，而是在每讀、寫(xiě)一次后延時(shí)一段時(shí)間，然后再進(jìn)行下一次讀寫(xiě)。

（４） 這里，ＤＭＡ只是一個(gè)名稱(chēng)，而并非是 “直接存儲器訪(fǎng)問(wèn)”。

ＴＬ１６Ｃ７５２Ｂ的地址分配在Ｉ／Ｏ空間的００２０ｈ～００２７ｈ，讀寫(xiě)通過(guò)ＰＯＲＴＲ和ＰＯＲＴＷ指令完成。ＴＬ１６Ｃ７５２Ｂ初始化程序如下：

ｉｎｉ_(kāi)ｕａｒｔ_ｓｔａｒｔ:

；設置 ｂａｕｄ ｒａｔｅ＝３８４００ ; ｄｉｖｉ-ｓｏｒ＝０００６ｈ

ｓｔｍ ＃ｔｅｍｐ１_ｒｅｇ,ａｒ１

ｎｏｐ

ｓｔ ＃８０ｈ;＊ａｒ１ ；除數鎖存使能 ＬＣＲ＝ｂｆｈ

ｐｏｒｔｗ ＊ａｒ１，＃ｋ_ＬＣＲ_ａｄｄｒ

ｓｔ ＃ｋ_ＤＬＬ_ｖａｌｕｅ,＊ａｒ１

ｐｏｒｔｗ ＊ａｒ１,＃ｋ_ＤＬＬ_ａｄｄｒ

ｓｔ ＃ｋ_ＤＬＨ_ｖａｌｕｅ，＊ａｒ１

ｐｏｒｔｗ ＊ａｒ１,＃ｋ_ＤＬＨ_ａｄｄｒ

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

ｓｔ ＃ｋ_ＬＣＲ_ｖａｌｕｅ?＊ａｒ１ ；ＬＣＲ＝ｂｆｈ

ｐｏｒｔｗ ＊ａｒ１，＃ｋ_ＬＣＲ_ａｄｄｒ

ｓｔ ＃ｋ１ ＥＦＲ ｖａｌｕｅ?＊ａｒ１ ；增強功能使能

ｐｏｒｔｗ ＊ａｒ１，＃ｋ_ＥＦＲ_ａｄｄｒ

ｓｔ ＃０，＊ａｒ１ ；設定ＬＣＲ＝ ０

ｐｏｒｔｗ ＊ａｒ１?＃ｋ ＬＣＲ ａｄｄｒ

ｓｔ ＃ｋ_ＦＣＲ_ｖａｌｕｅ，＊ａｒ１ ；設定ＦＩＦＯ控制寄存器

ｐｏｒｔｗ ＊ａｒ１，＃ｋ_ＦＣＲ_ａｄｄｒ

ｓｔ ＃ｋ_ＭＣＲ_ｖａｌｕｅ，＊ａｒ１ ；設定ＭＣＲ／ＴＣＲ／ＴＬＲ寄存器

ｐｏｒｔｗ ＊ａｒ１，＃ｋ_ＭＣＲ_ａｄｄｒ

ｓｔ ＃ｋ_ＴＣＲ_ｖａｌｕｅ，＊ａｒ１

ｐｏｒｔｗ ＊ａｒ１，＃ｋ_ＴＣＲ_ａｄｄｒ

ｓｔ ＃ｋ_ＴＬＲ_ｖａｌｕｅ，＊ａｒ１

ｐｏｒｔｗ ＊ａｒ１，＃ｋ_ＴＬＲ_ａｄｄｒ

ｓｔ ＃ｋ１_ＭＣＲ_ｖａｌｕｅ，＊ａｒ１

ｐｏｒｔｗ ＊ａｒ１，＃ｋ_ＭＣＲ_ａｄｄｒ

ｓｔ ＃ｋ_ＬＣＲ_ｖａｌｕｅ，＊ａｒ１ ；為訪(fǎng)問(wèn)Ｘｏｎ／Ｘｏｆｆ／ＥＦＲ，ＬＣＲ重設定為ＢＦｈ

ｐｏｒｔｗ ＊ａｒ１，＃ｋ_ＬＣＲ_ａｄｄｒ

ｓｔ ＃ｋ_Ｘｏｆｆ１_ｖａｌｕｅ，＊ａｒ１ ；設置軟件流控制

ｐｏｒｔｗ ＊ａｒ１，＃ｋ_Ｘｏｆｆ１_ａｄｄｒ

ｓｔ ＃ｋ_Ｘｏｎ１_ｖａｌｕｅ，＊ａｒ１

ｐｏｒｔｗ ＊ａｒ１，＃ｋ_Ｘｏｎ１_ａｄｄｒ

ｓｔ ＃ｋ_Ｘｏｆｆ２_ｖａｌｕｅ，＊ａｒ１

ｐｏｒｔｗ ＊ａｒ１，＃ｋ_Ｘｏｆｆ２_ａｄｄｒ

ｓｔ ＃ｋ_Ｘｏｎ２_ｖａｌｕｅ，＊ａｒ１

ｐｏｒｔｗ ＊ａｒ１，＃ｋ_Ｘｏｎ２_ａｄｄｒ

ｓｔ ＃ｋ_ＥＦＲ_ｖａｌｕｅ，＊ａｒ１ ；設置軟件流控制組合方式

ｐｏｒｔｗ ＊ａｒ１，＃ｋ_ＥＦＲ_ａｄｄｒ

ｓｔ ＃ｋ_ＬＣＲ_ｄｌａｔｃｈ_ｄｉｓａｂｌｅ，＊ａｒ１

ｐｏｒｔｗ ＊ａｒ１，＃ｋ_ＬＣＲ_ａｄｄｒ ；設定傳輸數據格式

ｓｔ ＃ｋ_ＩＥＲ_ｖａｌｕｅ，＊ａｒ１ ；設置中斷

ｐｏｒｔｗ ＊ａｒ１，＃ｋ_ＩＥＲ_ａｄｄｒ

５　結束語(yǔ)

通過(guò)擴展串口完成ＴＭＳ３２０ＶＣ５４２１與ＰＣ機串行通信硬件接口比較簡(jiǎn)單、數據傳送距離遠、使用經(jīng)濟。該電路及其軟件經(jīng)與微機的通信實(shí)驗證明，在波特率為３８４００時(shí)，能夠可靠地實(shí)現與ＰＣ機的通信。