DSP與PC間高速串口通信的實(shí)現

作者：時(shí)間：2006-05-07 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )

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摘要：利用UART解決DSP與PC機間通信時(shí)速率匹配問(wèn)題，并給出了具體實(shí)現電路。

本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/242332.htm

關(guān)鍵詞：DSP UART 串行通信 FIFO

DSP是一種專(zhuān)門(mén)用來(lái)實(shí)現信號處理算法的微處理器芯片，主要優(yōu)點(diǎn)有：硬件乘法器，哈佛總線(xiàn)結構，多種尋址方式，零耗循環(huán)（zero overhead loop），程序執行時(shí)間可預測等。

正是由于DSP的諸多優(yōu)點(diǎn)能夠滿(mǎn)足密集的數學(xué)計算，而且DSP應用的另一個(gè)突出特點(diǎn)是實(shí)時(shí)性，使其在通信、雷達、數字電視等領(lǐng)域得到了廣泛的應用，而且日益滲透到人們的日常生活的各個(gè)方面。

在實(shí)時(shí)信號處理中已經(jīng)離不開(kāi)DSP，這些處理系統中包含了各種數據通信，例如DSP與DSP間數據通信，DSP與PC機間數據通信等。如何能夠快速、準確的完成通信是每個(gè)硬件工程師所關(guān)心的問(wèn)題。由于DSP的工作頻率較高，如TMS320C6201時(shí)鐘頻率為200MHz，ADSP21060時(shí)鐘頻率為40MHz，故其數據讀寫(xiě)周期很短，然而PC機串口讀寫(xiě)速度較低，最大數據吞吐量約為115kbps，盡管DSP在與這些慢速外設進(jìn)行數據交換時(shí)可以加入額外的等待周期，但是在實(shí)時(shí)性要求苛刻，算法復雜的場(chǎng)合，將DSP從這些冗長(cháng)的等待周期中解放出來(lái)，將其時(shí)間重點(diǎn)放在處理關(guān)鍵的實(shí)時(shí)任務(wù)中去，有著(zhù)重要的實(shí)際意義。故DSP與PC機之間串口通信的速度匹配是保證快速、準確通信的關(guān)鍵。

PC機一般帶有一個(gè)或兩個(gè)內置串口，每個(gè)端口的機箱背后有一個(gè)9針或25針的公插口。串口是以bit來(lái)傳輸數據的，傳輸速率取決于UART芯片。該芯片將PC總線(xiàn)上的并行數據(單字節或多字節）分割成以比特為單位的串行數據流，從而實(shí)現在串口線(xiàn)纜中的數據傳輸。

現在幾乎所有的PC機都帶有16550UART用以實(shí)現并行數據和串行數據的格式轉換，它的最大數據吞吐量為115kbps，這已經(jīng)能夠滿(mǎn)足大多數串行設備的需要了。

PC16550是國家半導體公司生產(chǎn)的通用異步接收/發(fā)送器（UART)芯片，它不僅能把從CPU接收的數據進(jìn)行并-串轉換，還能夠把從外圍設備或MODEM接收到的數據進(jìn)行串-并轉換。

該UART包括一個(gè)可編程的波特率產(chǎn)生器，可將輸入的時(shí)鐘信號進(jìn)行分頻，并可產(chǎn)生16倍的時(shí)鐘來(lái)驅動(dòng)內部的傳輸邏輯單元。同時(shí)它內部集成了中斷邏輯，另外通過(guò)對其內部的寄存器的設置可以完成相應功能，這些寄存器主要有：線(xiàn)路控制寄存器、FIFO控制寄存器、中斷使能寄存器、MODEM控制寄存器、線(xiàn)路狀態(tài)寄存器等。因而它可以與大多數的CPU實(shí)現無(wú)縫接口，使用很方便。PC16550的功能主要包括：

* 工作在FIFO模式時(shí)，接收器/發(fā)送器自帶16字節的FIFO存儲器，減少了中斷CPU的次數；

* 串行數據位數可編程，起始位、停止位的長(cháng)度，奇偶校驗位的有無(wú)可以分別控制；

* 可分別產(chǎn)生數據的接收/發(fā)送、線(xiàn)路狀態(tài)等中斷，各中斷的優(yōu)先級可設定；

* 可編程波特率產(chǎn)生器；

* 芯片全部工作狀態(tài)報告功能；

* 內部自診斷功能；

其典型應用電路如圖1所示。

DSP與PC機間串口通信的實(shí)現

在許多DSP的應用中需要與PC機進(jìn)行數據交換，使用戶(hù)通過(guò)PC機上友好的程序界面來(lái)控制DSP系統的工作、顯示DSP的運行結果等。在數據傳輸過(guò)程中，傳輸的速度的快慢、誤碼率的大小、效率的高低等都影響到整個(gè)系統的性能指標，因此如何高速高效的進(jìn)行數據傳輸是不容小視的。前面已經(jīng)敘述了由于DSP工作頻率較高，它的讀寫(xiě)時(shí)鐘的脈寬較窄，使數據在總線(xiàn)上的鎖存時(shí)間較短。我們開(kāi)始是使用8251芯片來(lái)完成與ADI公司的ADSP21060串行通信，但在實(shí)際應用中測得數據傳輸誤碼率較高，系統工作可靠性大受影響。主要是因為8251的響應時(shí)間較長(cháng)，不能保證在DSP的讀寫(xiě)周期內準確的將數據進(jìn)行鎖存。后來(lái)改用PC16550芯片，就能很好的與DSP匹配，問(wèn)題得到了徹底解決。另外該芯片內置FIFO(First-In, First-Out，先進(jìn)先出），能存儲一定量的數據后再給DSP中斷，從而節省了DSP中斷服務(wù)程序的時(shí)間，提高了DSP的工作效率。具體電路如圖2。

DSP通過(guò)外存選擇信號/MS00來(lái)片選PC16550，通過(guò)信號對其進(jìn)行讀寫(xiě)操作，PC16550占用DSP的外部存儲器空間。其它一些信號，如cs0，cs1，rd，wr等可根據典型應用電路所示的連接方式進(jìn)行連接。與MODEM通信的引腳在本系統中沒(méi)有使用，故相應引腳懸空即可。在DSP與PC機串口通信時(shí)先要對16550進(jìn)行設置，見(jiàn)下面DSP的匯編程序。

.segment/dm ms0data; /*串口UART*/

.var okdata[512]; /*okdata起始地址為0主00000*/