一種高速DSP與PC串口通信的設計方案

數字信號處理器(Digital Signal Processor，DSP)在圖形圖像處理、高精度測量控制、高性能儀器儀表等眾多領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應用，實(shí)際運用中，通常須將DSP采集處理后的數據傳送到PC機，然后進(jìn)行存儲和處理。

T1公司的微處理器具有性?xún)r(jià)比高，同時(shí)，該芯片的I/O電平、字長(cháng)、運行速度、串口功能具有大多數DSP的共同特點(diǎn)。本文針對TMS320VC33與PC RS-232的通訊，分析三種具體的接口電路和軟件設計方法，實(shí)現高速DSP與低速設備的通訊：①通過(guò)TMS320VC33的通用I/O口實(shí)現通信;②通過(guò)TMS320VC33中可設置為通用I /O的串行引腳實(shí)現通信;③直接利用TMS320VC33的串口功能實(shí)現通信，在硬件和軟件設計的基礎上，完成相關(guān)試驗和調試，并達到預期的效果。

采用通用I/O口實(shí)現

PC的RS-232接口按照設定的固定波特率傳送，RS-232串行口進(jìn)行通信采用三線(xiàn)式接法，即RX(數據接收)、TX(數據發(fā)送)、GND(地)三個(gè)引腳，PC機按幀格式發(fā)送、接收數據，一幀通常包括1位起始位("0"電平)、5-8位數據位、1位(或無(wú))校驗位、1位或1位半停止位("1"電平)，起始位表示數據傳送開(kāi)始，數據位為低位在前、高位在后，停止位表示一幀數據結束。

TMS320VC33微處理器的串口幀格式?jīng)]有起始位和停止位，只有數據位，且數據位為高位在前、低位在后。利用TMS320VC33微處理器的通用I/O引腳實(shí)現串行通信時(shí)，須依據RS232的通信協(xié)議并結合DSP硬件資源編寫(xiě)相應的DSP程序。

1.硬件設計

TMS320VC33微處理器共有10個(gè)引腳可配置為通用I/O口，其中XFO、XFl為專(zhuān)用的通用I/O口，通過(guò)軟件設計可實(shí)現XFO、XFl專(zhuān)用I/O口與RS232的串行通信，電路結構如圖1所示。

本文選用MAX3232E作為RS232C電平與TTL電平的轉換芯片，R1in、T1out為RS232C電平，R1out、T1in為T(mén)TL電平，TMS320VC33微處理器的INT2引腳為外部中斷腳，R10ut同時(shí)連接到INT2和XF0，即可利用傳輸的第一位觸發(fā)TMS320VC33微處理器的外部中斷。

2.軟件設計

假設系統已經(jīng)完成初始化，數據接收流程如圖2所示，設傳輸速率為9600bit/s，一個(gè)起始位("0")、8位數據位、一個(gè)終止位("1")。數據傳輸時(shí)對起始位定時(shí)半位的時(shí)間，數據位第一位以后的定時(shí)周期設置為一個(gè)位的時(shí)間，保證每一位數據都在中間采樣，與傳統RS232串口傳輸方式不同，有利于降低傳輸的誤碼率。

數據傳輸時(shí)，先判斷Rx是否為OAh，即判斷是不是傳輸起始位，若Rx=OAh，表明數據開(kāi)始傳輸;接著(zhù)判斷XF0管腳的狀態(tài)是否為"O"，若 XF0=1，則數據傳輸錯誤，重新接收下一個(gè)數據;若XF=0，則表示數據開(kāi)始正常傳輸;然后將Rx-1，同步刷新Rx中的內容，即Rx=Rx-1;同時(shí)，在TIMER0的周期寄存器和計數寄存器中存入定時(shí)整個(gè)位的時(shí)間常數，開(kāi)定時(shí)器0的中斷，定時(shí)時(shí)間一到，程序進(jìn)入TIMER0的中斷服務(wù)子程序，再判斷Rx是不是終止位，若Rx為終止位，則開(kāi)始繼續接收新的數據，打開(kāi)INT2，將TIMER0周期寄存器和計數寄存器中存放半位的時(shí)間參數;若Rx不是終止位，則繼續接收數據位，直到Rx接收到終止位。

數據發(fā)送程序與數據接收程序原理相同，此處略。

串口引腳作為通用I/O口實(shí)現

1.硬件設計

TMS320VC33微處理器的串口引腳也可作為通用I/O口，通過(guò)對I/0口的操作即可實(shí)現串行數據的接收和發(fā)送，將微處理器的數據接收引腳DR 作為RS232的數據接收端，數據發(fā)送引腳DX作為RS232的數據發(fā)送端，電路結構如圖3所示，圖中MAX3232E的R2out與 TMS320VC33微處理器的lNT1和DR相連。

2.軟件設計

軟件設計與I/O口軟件原理相似，TMS320VC33微處理器串口寄存器將串口功能引腳DR、DX設置為通用I/O口功能，不實(shí)施串口功能，即DR、DX引腳的功能與圖1中XF0和XF1的功能相同，接收數據的流程與圖2原理相同。

需要說(shuō)明兩點(diǎn)：①將圖1和圖3硬件電路相組合，即可實(shí)現一片TMS320VC33微處理器與兩臺微機的同時(shí)通信;②TMS320VC33微處理器共有10個(gè)引腳可配置為通用I/O口，因此，利用TMS320VC33微處理器的內部和外部中斷源、2個(gè)定時(shí)器、1個(gè)串口定時(shí)器和軟件定時(shí)等方式，可巧妙地實(shí)現1片TMS320VC33微處理器與多臺微機同時(shí)通信。

串口功能實(shí)現 該方法直接利用TMS320VC33微處理器的串口功能實(shí)現通信。TMS320VC33微處理器的串行通信有固定數據速率和可變數據速率兩種類(lèi)型，每種類(lèi)型又分連續、標準和爆發(fā)三種方式。

1.硬件設計

本文與RS232接口的通信方式采用固定速率的爆發(fā)方式，在該方式下，每個(gè)字的傳送都由幀同步(FSX/FSR)信號開(kāi)始，后面開(kāi)始為數據位，其時(shí)序如圖4所示。TMS320VC33微處理器在爆發(fā)方式接收數據時(shí)，從幀同步信號后開(kāi)始接收數據，并不再考慮FSR信號，在一幀信號傳輸的最后一位時(shí)，FSR必須為低電平，否則將會(huì )被作為下一幀的幀同步信號位。

TMS320VC33微處理器與標準串口間的通信硬件結構如圖5所示，同樣采用三線(xiàn)連接的電路。因PC起始位為低電平，TMS320VC33微處理器幀同步位為高電平，為使兩者統一，MAX3232E的R10ut信號經(jīng)一反相器后，再連接到DSP的DR和FSR引腳，同時(shí)加反相器后，數據相位和停止位都相應變反，但是很容易用軟件方法還原數據信號。

2.軟件設計

軟件設計比前兩種方法更為簡(jiǎn)單，只需將串口的相應寄存器位設置好，然后開(kāi)啟相應中斷即可完成與PC的通信，此方法在接收時(shí)采用幀同步信號，誤碼率較低，是一種比較實(shí)用的方法。

①在DSP接收時(shí)，接收信號同時(shí)連接到接收引腳DR和接收幀同步引腳FSR，故PC發(fā)送1幀信號的起始位是被用作接收幀同步信號，然后才開(kāi)始接收數據，而且FSR引腳在接收幀的最后一位時(shí)必須為低電平，以滿(mǎn)足TMS320VC33微處理器爆發(fā)方式串行通信的要求。PC采用上述發(fā)送幀格式，停止位反相后，正好滿(mǎn)足FSR的要求。

②在DSP發(fā)送時(shí)，微處理器的字長(cháng)只能是8、16、24或32位，且不需要起始位、結束位;RS232的字長(cháng)只能是8位，且需要起始位和結束位。由圖5知，TMS320VC33微處理器的FSX采用內部同步，DX引腳上為數據位，為符合PC接收的幀格式，需將數據位設置為16 位，將最高位作為起始位、8位數據位、1位停止位、6位空閑位，即符合PC幀格式為10位的通信要求，同時(shí)空閑位不影響數據通信，同時(shí)也正是由于有空閑位，所以采用固定速率的爆發(fā)方式。

結論

本文的TMS320VC33微處理器與PC實(shí)現串口通信的方法可以為其它型號的高速DSP與PC之間實(shí)現通信提供參考。

另外，將MAX3232E芯片換成MAX485可實(shí)現DSP與RS-485接口的通信，即提高了數據傳輸速率，增加了傳輸距離，同時(shí)，增強了數據傳輸中抗干擾能力，對復雜環(huán)境的數據傳輸通訊有重要的應用意義。