基于VK3366 的DSP 異步串行通信的設計

隨著(zhù)數字信號處理技術(shù)和集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，數字信號處理器的可靠性也越來(lái)越高，應用亦越來(lái)越廣。在DSP應用系統中通常需要由DSP接受上位機的控制信號或進(jìn)行下位機通信，最常見(jiàn)的方式是采用異步串行接口RS 232或RS4 22來(lái)實(shí)現。本文的信號采集模塊采用TMS320C6713B 芯片為例，但沒(méi)有集成UART接口，因此進(jìn)行擴展異步串口通訊芯片或者配置McBSP以實(shí)現與其他串行設備高速異步通信。本文選擇異步串口擴展芯片VK3366進(jìn)行擴展。

1 數據采集硬件系統設計

數據采集電路系統主要包括：數據信號處理TMS320C6713B 子系統、AIC32 音頻采集電路子系統和異步串口擴展芯片VK3366系統等，其邏輯框圖如圖1所示。音頻采集電路子系統負責采集外部語(yǔ)音信號，數字信號處理器TMS320C6713B子系統進(jìn)行采集數據的信號處理，VK3366子系統負責系統接口擴展進(jìn)行數據傳輸。

1.1 數字信號處理器子系統

TMS320C6713B(簡(jiǎn)稱(chēng)C6713)是美國德州儀器公司(TI)推出一款32位浮點(diǎn)型高速數字處理器DSP,它可在300 MHz的時(shí)鐘頻率下實(shí)現1 800 MIPS/2 400 MFLOPS的定點(diǎn)和浮點(diǎn)運算，極大滿(mǎn)足了高速數據采集與實(shí)時(shí)控制系統對信號處理速度的要求。采用2級Cache結構，片上共有264K×8 b存儲器。C6713的具有豐富的片上外設設備，已經(jīng)在圖像處理、數字信號處理以及自動(dòng)控制等領(lǐng)域得到了廣泛的應用。McASP接口可以外擴音頻芯片，32 b的外部存儲器接口(EMIF)可以外接異步設備、外擴存儲器設備，并可尋址512 MB的片外存儲空間，豐富的外設接口滿(mǎn)足本次設計的要求。

1.2 UART芯片VK3366基本特性

異步串口擴展芯片VK3366 是成都維肯科技研制的業(yè)界首款具備I2C/UART/SPI/8 位并行總線(xiàn)接口的4 通道UART擴展器件，該芯片在通信系統等實(shí)時(shí)性要求較高場(chǎng)合有良好的應用效果。其擴展子通道的UART具備以下功能特點(diǎn)：每個(gè)子通道UART的波特率、字長(cháng)、校驗格式進(jìn)行獨立設置，最高提供1 Mb/s的通信速率。每個(gè)子通道獨立設置工作模式，包括IrDA 紅外通信、RS 485自動(dòng)收發(fā)控制、9位網(wǎng)絡(luò )地址自動(dòng)識別、軟件/硬件自動(dòng)流量控制和廣播接收等高級工作模式。每個(gè)子通道具備收/發(fā)獨立的16 BYTE FIFO,FIFO的中斷為4級可編程條件觸發(fā)點(diǎn)。提供一個(gè)子通道的調制解調器控制信號。無(wú)需采用地址線(xiàn)控制串口擴展方式，而是通過(guò)芯片內置的協(xié)議處理器實(shí)現多串口擴展，以減少C6713通用I/O 的使用個(gè)數，降低系統布線(xiàn)難度。本次設計通過(guò)模式選擇使VK3366實(shí)現一個(gè)8位并行數據總線(xiàn)與4 通道UART 串行總線(xiàn)數據通信相互轉換的功能。

1.3 VK3366的通信接口硬件設計

數據采集電路模塊中C6713B的2路SPI、I2C接口都已經(jīng)被其他接口使用，因此選擇C6713 的外部存儲器(EMIF)接口來(lái)實(shí)現4 通道UART 串行總線(xiàn)數據擴展。

C6713的32位EMIF接口用于擴展外圍異步設備，EMIF接口包括數據線(xiàn)、地址線(xiàn)、讀/寫(xiě)控制信號、片選空間等。C6713 上EMIF 共提供4 個(gè)外設片選空間CE[3:0].

UART 芯片VK3366 采用3.3 V 電源供電，使VK3366 與C6713B的EMIF直接連接，無(wú)需連接額外的電平轉化芯片，節約了空間。VK3366 選通信號CS 與C6713B 的CE3 直接相連，讀/寫(xiě)信號WR,RD 與C6713B 的ARE,AWE 直接相連，從而將系統中地址0xB0000000~0xBFFFFFFF 分配給VK3366 芯片，以便按照統一編址來(lái)讀/寫(xiě)VK3366的寄存器了。

VK3366的M0,M1引腳分別接高電平和地[1:0],即將VK3366 的主接口設置成8 位并行數據總線(xiàn)模式與4 通道UART串行總線(xiàn)數據通信模式相互轉換的工作模式。復位引腳通過(guò)上拉電阻接到3.3 V電源上，平時(shí)保持該引腳工作高電平。為了保證復位的可靠性，復位信號時(shí)間要保持20 ms以上。中斷引腳通過(guò)上拉電阻接到3.3 V電源上保持高電平，當全局中斷產(chǎn)生，引腳信號變成低電平。VK3366的中斷信號引腳與C6713的INT5相連。

VK3366的8位并口命令和數據是共用8位地址總線(xiàn)，通過(guò)其A0(數據/控制)信號引腳進(jìn)行切換。4 個(gè)子通道的選擇通過(guò)命令字控制，在系統中僅占用2個(gè)地址空間，無(wú)需額外的通道指示信號線(xiàn)。本文設計電路中使用C6713的通用I/O口GP11引腳與VK336的A0引腳相連來(lái)進(jìn)行數據/地址的控制選擇。VK3366 擴展模塊采用11.059 2 MHz晶體振蕩器。VK3366的4個(gè)子串口分別與語(yǔ)音模塊、GPS定位模塊、無(wú)線(xiàn)通訊模塊和手持顯示設備相連，具體模塊電路連接如圖2所示。

2 VK3366 異步通信軟件設計

VK3366異步通信軟件設計主要包括DSP 初始化、主函數、VK3366初始化和數據發(fā)送/接收等部分。C語(yǔ)言作為一種高級語(yǔ)言，具有清晰易懂、可維護性和可移植性好、通用性強等優(yōu)點(diǎn)，尤其對算法的編寫(xiě)更加容易，因此本文在TI公司CCS 3.3編譯環(huán)境下采用C語(yǔ)言進(jìn)行軟件設計。

2.1 DSP初始化

C6713 上電后，首先要對DSP 的EMIF 進(jìn)行配置。

本設計將CE3作為VK3366的片選，代碼如下：

*(int *)EMIF_CE3 = 0xffffff03;

即設置CE3部分為8位數據格式擴展，然后配置鎖相環(huán)PLL 寄存器，從而在不同部分產(chǎn)生不同時(shí)鐘，如DSP內核、內部外圍控制和外部存儲器接口等。

2.2 VK3366初始化

VK3366初始化主要包括以下兩部分：

(1)VK3366復位

VK3366為低電平復位，復位時(shí)或復位后，各子串口處于禁止收發(fā)狀態(tài)。VK3366的復位過(guò)程是通過(guò)上電后外接阻容來(lái)實(shí)現的。

(2)子串口配置

C6713B首先通過(guò)GP11口來(lái)選擇寄存器地址，然后通過(guò)接口全局控制寄存器對VK3366 進(jìn)行配置。

VK3366 的寄存器為6 位地址編號，地址000000~111111,其中有7 個(gè)全局寄存器、10 個(gè)子串口寄存器。

為了實(shí)現DSPTMS320c6713 對VK3366 的準確控制，應配置VK3366相應寄存器。同時(shí)要嚴格按照VK3366的寫(xiě)時(shí)序，如圖3所示。讀時(shí)序如圖4所示。

具體代碼如下：

實(shí)際信號處理卡電路板如圖5所示。

3 結語(yǔ)

本文主要闡述了基于異步串口芯片VK3366 擴展C6713 的串口理卡中的設計與實(shí)現。使用C 語(yǔ)言編寫(xiě)VK3366的驅動(dòng)程序，在CCS3.3編譯器上通過(guò)編譯，實(shí)現了C6713的串口擴展。本設計已在實(shí)際項目中得到應用，為DSP擴展串口通信提供了一種新的傳輸方式和途徑。