基于Lab Windows/CVI的PC與 DSP的串行通信

　　隨著(zhù)數字信號處理理論及微電子技術(shù)的高速發(fā)展，數字信號處理器(DSP)已廣泛應用于各個(gè)控制領(lǐng)域。而在控制系統中，通常會(huì )利用PC機與DSP之間的通信來(lái)對系統各個(gè)狀態(tài)／參數進(jìn)行監控。這種方法既利用了DSP功耗低、價(jià)格相對便宜、功能強大、抗干擾能力強、適宜于分布現場(chǎng)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又結合了PC機的軟硬件資源豐富、管理功能強大、人機界面友好、操控平臺穩定可靠、數據通信方便快捷等系統功能優(yōu)勢。為此，本文擬通過(guò)使用比較廣泛的RS-232-C接口標準來(lái)研究PC與TMS320F2812 DSP之間的異步串行通信。

　　1 硬件設計

　　這里采用最簡(jiǎn)單的三線(xiàn)連接方法，即PC機與DSP的發(fā)送、接收端彼此交叉連接，地線(xiàn)對應連接的方法。另外，由于DSP的串行通信接口SCI的兩個(gè)外部引腳SCITXD和SCIRXD的信號為T(mén)TL電平，與RS-232-C標準邏輯電平不一致，因此，要進(jìn)行信號電平轉換后才能連接到PC機的串口接頭DB9，圖1所示是其硬件連接電路，其中電平轉換選用MAX3232芯片和若干電容來(lái)實(shí)現，使用時(shí)只用其中的一對收／發(fā)單元。

　　2 軟件設計

　　2．1 通信協(xié)議

　　本設計將通信的幀格式設置為1個(gè)起始位，8個(gè)數據位，無(wú)奇偶校驗位，1個(gè)停止位。圖2所示為其數據幀格式，其傳輸波特率為9600 bps，采用全雙工通信方法。

　　PC機發(fā)送數據包的格式是：包頭+功能碼+參數碼+數據內容+校驗和，本設計分別設置它們占1、2、2、4、4個(gè)字節。其中包頭是一個(gè)數據包開(kāi)始的標志，這里設置為字符’～’；功能碼表示本次通信要完成的操作，其中”01”表示向DSP發(fā)送參數，”02”表示讓DSP回傳數據；參數碼表示通信傳送的數據類(lèi)別，”01”表示要傳送P參數，”02”表示要傳送I參數，”03”表示要傳送D參數。假如通過(guò)PC機來(lái)設置DSP中數字PID控制程序的參數P為15．20，可以設定數據的量綱為1：100，那么就應當發(fā)送15．20×100=1520=05F0H，即依次發(fā)送字符’0’=30H、’5’=35H、’F’=46H、’0’=30H；且在前面發(fā)送的字符串為”～010105F0”。校驗和的計算是把從功能碼到數據內容己經(jīng)轉換為ASCII碼的全部字節連續累加，其值為7EH+30H+31H+30H+31H+30H+35H+46H+30H=021BH，所以，PC向DSP發(fā)送完整的數據包為字符串”~010105F0021B”，其格式如圖3所示。

　　DSP上傳電流、電壓、頻率等實(shí)時(shí)數據的數據包格式與圖3類(lèi)似，但它可以不使用功能碼或參數碼。如頻率數據包的包頭采用字符’*’，電流數據包的包頭采用字符’#’，以示區別即可。

　　2．2 上位機PC端程序

　　PC機主要完成三部分工作：一是對從機進(jìn)行控制(比如修改參數)，二是對從機采集的數據進(jìn)行處理和數值計算，三是向用戶(hù)提供友好、美觀(guān)的儀器界面。以上功能均可依靠軟件實(shí)現。上位機軟件既可以使用Visual C++、VisualBasic等通用的開(kāi)發(fā)工具，也可以使用LabWin-dows／CVI、LabView等專(zhuān)用于計算機測控領(lǐng)域的虛擬儀器軟件開(kāi)發(fā)平臺。LabWindows／CVI是NI公司開(kāi)發(fā)的32位、以ANSI C為核心的交互式虛擬儀器開(kāi)發(fā)環(huán)境，它將功能強大的C語(yǔ)言與測試技術(shù)相結合，具有靈活的交互式編程方法和豐富的庫函數，可為開(kāi)發(fā)人員建立監測、自動(dòng)測試、數據采集、過(guò)程監控等系統提供理想的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，是實(shí)現虛擬儀器及網(wǎng)絡(luò )化儀器的快速途徑。由于其簡(jiǎn)單易學(xué)，故可大大縮短開(kāi)發(fā)周期。LabWindows／CVI具有專(zhuān)門(mén)用于RS-232串行通信的函數庫，主要包括：串行口打開(kāi)／關(guān)閉函數(OpenCom／OpenComConfig和CloseCom)、串行口輸入／輸出函數(ComRd、ComRdByte、ComWrt、ComWrtByte)、串行口控制函數(FlushInQ、FlushOutQ)、串行口狀態(tài)查詢(xún)函數(GetInQLen、GetOutQLen)、串行口事件處理函數(InstallCom-Callback)等5大類(lèi)。以下是程序部分代碼：

　　主函數：

　　PC機發(fā)送程序：

　　PC機要能向DSP發(fā)送控制命令，比如開(kāi)機，關(guān)機，修改參數等，下面以修改PID控制參數P為例。