異種單片機共享片外存儲器及其與微機通信的方法

TMS320 系列數據信號處理單片機（DSP）在測控、儀器儀表、圖象處理、計算機視覺(jué)與聲信號處理等領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應用。DSP獲取原始采集數據和輸出處理結果一般有兩種途徑：一是通過(guò)串行口，另一是通過(guò)數據總線(xiàn)讀寫(xiě)片外存儲器。本文介紹了基于DSP的信號處理目標板與基于單片機AT89C51的多路同步數據采集板通過(guò)共享片外隨機存儲器實(shí)現板間通信，來(lái)獲取原始采集數據的方法，并給出了總線(xiàn)隔離硬件電路與軟件控制流程。并介紹了把DSP的處理結果傳送給基于MCS-51單片機或基于微機的控制系統的方法。文中還簡(jiǎn)要分析了AT89C51與微機進(jìn)行串口通信的軟硬件設計，通過(guò)擴展AT89C51間接實(shí)現了 TMA320C32與單片機或微機之間的通信，比直接通過(guò)TMS320C32的串口與單片機或微機進(jìn)行通信要簡(jiǎn)單可靠得多。下面如無(wú)特別說(shuō)明，MCU指 AT89C51，DSP指TMS320C32。

1 板間共享存儲器的硬件接口電路和軟件控制流程

1.1 信號處理板硬件接口電路

基于DSP的信號處理板可以根據應用要求支行許多信號處理算法，如信號預處理、目標識別與跟蹤定位、Kalman濾波等。待處理的原始信號數據通過(guò)通信從數據采集獲得。這里采用板間共享存儲器的方法來(lái)完成數據交換，DSP既可以從共享存儲器讀取采集數據，也可以把處理結果（如新的程控放大倍值，跟蹤定位結果等）寫(xiě)到共享存儲器中供MCU讀取。

TMS320C32有一個(gè)雙向串行口，可以設置每幀同時(shí)收發(fā)8/16/24/32位數據，同步時(shí)鐘可以由內部串口定時(shí)器產(chǎn)生或外部輸入。通過(guò)設置串口全局控制寄存器來(lái)控制串口的總體功能和工作模式；通過(guò)設置FSX/DX/CLKX端口控制寄存器和FSR/DR/CLKR端口控制寄存器來(lái)控制串口6個(gè)引腳的功能，可以軟件設置每個(gè)引腳為通用的I/O引腳或串口通信引腳。

TMS320C32有兩根通用的I/O引腳為XFO和CF1，由于共享存儲器接口電路需要4根控制線(xiàn)來(lái)進(jìn)行DSP與MCU間的握手通信，這里把串口的2個(gè)引腳FSR0和FSX0設置為通用的I/O引腳用作控制線(xiàn)。接口電路原理圖如圖1所示。

圖中RAM0～RAM3是四片容量為512K的8們高速RAM（芯片型號為CY7C1049-17VC），組成32位數據寬度的存儲器，DSP運行時(shí)的程序和數據都在這四片RAM中。FLASH（芯片型號為Am29F016）用于存儲程序和初始化數據，即使掉電內容也不丟失，DSP上電時(shí)由自帶的 BOOT LOADER程序從FLASH中取出程序到四片RAM中運行。從共享存儲器讀取的采集數據也暫存到這四片RAM中。

1.2 數據采集板硬件接口電路

基于單片機AT89C51的數據采集板在單片機的全局控制下，通過(guò)對多路聲傳感器輸出的微弱信號進(jìn)行程控放大、低通濾波、同步采樣保持、A/D變換，實(shí)時(shí)同步采集多路信號，并把采集到的信號數據存放在數據采集板上的128K共享存儲器（芯片型號為CY7C109-12VC）中。

共享存儲器及其總線(xiàn)隔離電路設計在數據采集板上。在某一時(shí)刻，共享存儲器只能被某一方訪(fǎng)問(wèn)，否則會(huì )產(chǎn)生總線(xiàn)沖突。這里由MCU切換選通DSP總線(xiàn)或單片機總線(xiàn)，分時(shí)訪(fǎng)問(wèn)共享存儲器?？偩€(xiàn)隔離芯片選用常見(jiàn)的雙向總線(xiàn)隔離/驅動(dòng)芯片74HC245，它有一個(gè)輸出使能引腳（E）和一個(gè)數據傳輸方向（DIR）引腳，MCU通過(guò)控制這兩個(gè)引腳來(lái)完成總線(xiàn)隔離與數據傳輸方向控制功能。接口電路原理圖如圖2所示。圖中，MCU端的總線(xiàn)隔離由一片74HC373和兩片74HC245完成，DSP端由三片74HC245完成數據總線(xiàn)和地址總線(xiàn)的隔離。由P1.2控制選通哪組總線(xiàn)，當P1.2為低電平時(shí)，共享存儲器只能被MCU訪(fǎng)問(wèn)；當P1.2為高電平時(shí)，只有當P1.3也為高電平時(shí)（表示MCU同意讓出共享存儲器），共享存儲器才能被DSP訪(fǎng)問(wèn)。由于DSP需要讀或寫(xiě)共享存儲器，所以需要軟件設置數據總線(xiàn)隔離芯片74HC245的數據傳輸方向，這里通過(guò)設置 DSPDIR信號線(xiàn)的電平狀態(tài)來(lái)完成（高電平時(shí)為讀，低電平時(shí)為寫(xiě)）。由于地址總線(xiàn)的數據傳輸方向始終是單向的，所以其隔離芯片的DIR端可固定接低電平或高電平，視74HC245的實(shí)際接線(xiàn)而定。