TMS320C30系統與PC104進(jìn)行雙向并行通信的方法

摘 要： 給出一種TMS320C30／PLD系統與PC104通過(guò)標準并行接口進(jìn)行雙向通信時(shí)擴展并口的方法，給出了硬件實(shí)現電路的框圖，分析了通信過(guò)程中握手信號的時(shí)序關(guān)系，并列出了通信測試程序的流程圖。

關(guān)鍵詞： 數字信號處理（DSP） 可編程邏輯器件（PLD）VHDL并行通信

TMS320C30是TI公司的通用DSP芯片，它有很強的浮點(diǎn)／定點(diǎn)數據運算能力和很高的處理速度，特別適合于進(jìn)行實(shí)時(shí)的數據采集及運算處理如FFT，FIR、IIR濾波等。但是，DSP一般I／O能力及文檔處理能力較弱，所以，常常將DSP系統與PC104組成主機／從機系統，由PC104擔負系統的各模塊分機的管理、I/O設備的通信、文檔處理等任務(wù)；而由DSP實(shí)現數據采集和實(shí)時(shí)處理。

因為C30沒(méi)有標準通信接口，需要進(jìn)行擴展。與PC機的通信可以通過(guò)標準異步串口進(jìn)行，也可以通過(guò)標準并口進(jìn)行，串口的特點(diǎn)是抗干擾能力強、連接較簡(jiǎn)單、編程也較方便，因而應用較廣泛；但在對實(shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)合，其通信速度往往不能滿(mǎn)足要求，這時(shí)可以通過(guò)標準并口進(jìn)行。標準并口的擴展可以采用通用并行接口芯片，如8255、TL16C552等。但是，由于現在的數字電路系統一般都包含PLD，可以利用PLD的資源進(jìn)行并行口的擴展，這樣做有很多優(yōu)點(diǎn)：利用現有資源，節省器件成本；節省電路板尺寸；功能的修改或擴展較容易，便于與以后新的接口標準兼容；由于可以根據實(shí)際需要對通用接口芯片的功能進(jìn)行簡(jiǎn)化，軟、硬件的設計都更加方便。

１ PC104的并口結構

PC104的并行接口可以工作在PC/AT方式，在這種方式下，接口只能輸出數據，主要用于控制打印機等輸出設備。也可以工作在PS/2方式，在這種方式下，它可以雙向傳輸數據，我們就采用這種方式進(jìn)行PC104與DSP的通信，C30的并口也采用與PC104兼容的結構和編程方式。

標準并口的信號定義如表１所示。

其中包含八位雙向數據線(xiàn)（PD0~PD7），四根控制線(xiàn)（輸出）和五根狀態(tài)線(xiàn)（輸入）。

標準雙向并口的控制寄存器如表２所示。

寄存器位的定義與相應信號線(xiàn)的定義相同。但是，信號BSY、AFDn、STBn與寄存器中的定義是互為反向關(guān)系的，在編程時(shí)要注意。DIR控制數據的流向，為0時(shí)輸出，為1時(shí)輸入。PRINTn是打印機中斷狀態(tài)位，沒(méi)有使用；INT2EN是中斷允許控制位，可以不用，對這兩個(gè)寄存器位不做更多說(shuō)明。

２并口擴展的方法

2.1 硬件結構

我們采用四線(xiàn)握手制進(jìn)行通信，其連接如圖１所示。

根據這種要求我們可以設計出所需要的并行接口，如圖２所示。與標準并口相比，它只工作在雙向方式；狀態(tài)線(xiàn)、控制線(xiàn)都少一些但是可以根據實(shí)際情況擴充；與CPU的接口采用了較為簡(jiǎn)化的設計，信號定義如下：CF[7..0]為C30的擴展數據總線(xiàn)的低八位，XA[1..0]為擴展地址總線(xiàn)的低二位，CS為片選信號，XR/Wn為擴展總線(xiàn)的讀寫(xiě)控制信號，IOSTRBn為擴展總線(xiàn)的選通脈沖，INT為并口的中斷信號輸出，采用ACKn的下降沿觸發(fā)V30中斷，與標準并口不同(上升沿)；寄存器的地址偏移量采用與標準并口相同的方式，基地址則可以由系統的設計決定。

并行接口的設計采用VHDL語(yǔ)言來(lái)描述，以適用于不同的PLD器件。

2.2 時(shí)序分析

下面我們描述通信過(guò)程的時(shí)序關(guān)系。通信程序在發(fā)送時(shí)采用查詢(xún)方式，而接收時(shí)則采用中斷方式。因為PC104與C30執行程序的速度不同，處理中斷的方式也不同，因而PC104發(fā)往C30與C30發(fā)往PC104時(shí)的握手信號的時(shí)序也有一些區別，圖３、圖４分別是兩種情況下的時(shí)序圖。圖中，只標出了時(shí)序的先后關(guān)系，具體的數值要遵守并口的標準并在程序調試中確定。

因為PC104的STBn的后沿(上升沿)是個(gè)斜坡(10μs)左右發(fā)送完一個(gè)字節后，要延時(shí)一段時(shí)間，待sTBn穩定后，才能發(fā)送下一個(gè)字節；否則，C30的中斷不能可靠觸發(fā)，將造成通信的錯誤。發(fā)送速率為每字節15μs左右。

這種情況下限制發(fā)送速度的因素主要是PC104響應和處理通信中斷的時(shí)間，對C語(yǔ)言編寫(xiě)的接收程序進(jìn)行優(yōu)化也可以使通信速度控制在15μs左右。

2.3 軟件流程圖

下面我們舉一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明PC104與C30進(jìn)行通信的過(guò)程。在這個(gè)調試程序中，PC104先發(fā)送一組數據，C30接受完后再返回一組數據給PC104，然后通信結束。圖５、圖６、圖７、圖８描述的分別是PC104上的主程序、接收中斷服務(wù)子程序、C30上的主程序以及接收中斷服務(wù)子程序的流程圖。

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