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其他型號(hào)

TMS320VC5402串行通信接口設(shè)計(jì)

　　摘　要：介紹了ＴＭＳ３２０Ｃ５４０２　ＭｃＢＳＰ的結(jié)構(gòu)及主要特點(diǎn)，給出了通過ＭｃＢＳＰ擴(kuò)展成ＳＰＩ串口與ＰＣ機(jī)及ＡＴ８９Ｓ５１單片機(jī)通信的設(shè)計(jì)方案。該方案充分利用ＤＳＰ的ＭｃＢＳＰ接口功能，實(shí)現(xiàn)了主機(jī)、ＤＳＰ和單片機(jī)之間的實(shí)時(shí)通信。應(yīng)用結(jié)果表明該方案穩(wěn)定可靠，實(shí)際應(yīng)用良好。

　　近年來，ＤＳＰ在電子、通信和控制領(lǐng)域得到了非常廣泛的應(yīng)用，在ＤＳＰ應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中與上、下位機(jī)的通信必不可少。目前幾乎所有的ＤＳＰ都提供一個(gè)或多個(gè)串口，然而，多數(shù)ＤＳＰ芯片提供的是同步串口，在實(shí)際的應(yīng)用中，ＤＳＰ要能夠與外設(shè)進(jìn)行異步串行通信，如與ＰＣ機(jī)進(jìn)行串行數(shù)據(jù)傳輸就要求ＤＳＰ系統(tǒng)具ＵＡＲＴ串行接口。另外，由于單片機(jī)控制靈活方便、便于鍵盤及顯示的擴(kuò)展，使得其與ＤＳＰ結(jié)合的更加緊密。針對(duì)這種情況，本文研究并實(shí)現(xiàn)了ＤＳＰ與ＰＣ機(jī)及單片機(jī)通信接口的擴(kuò)展。

　　１　ＳＰＩ接口協(xié)議

　　串行外圍設(shè)備接口（ＳＰＩ）是ＭＯＴＯＲＯＬＡ公司提出的一個(gè)同步串行外設(shè)接口，以主從方式工作，允許ＣＰＵ　與各種外圍接口器件以串行方式進(jìn)行通信、交換信息。接口包括４條線：串行時(shí)鐘線（ＳＣＫ）、主機(jī)輸入／從機(jī)輸出線（ＭＩｓＯ）、主機(jī)輸出／從機(jī)輸入線（ＭＯＳＩ）、低電平有效的使能信號(hào)線（／ＳＳ）。這樣，僅需３～４根數(shù)據(jù)線和控制線即可擴(kuò)展具有ＳＰＩ接口的各種Ｉ／Ｏ器件。

　　２　ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２與ＰＣ機(jī)的異步串口通信

　　２．１　ＭｃＢＳＰ的功能與特點(diǎn)

　　ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２芯片具有２個(gè)高速、全雙工、多通道緩沖串行接口（ＭｃＢＳＰ），其方便的數(shù)據(jù)流控制可使其與大多數(shù)同步串行外圍設(shè)備接口。ＭｃＢＳＰ通過６個(gè)引腳（ＢＤＸ、ＢＤＲ、ＢＣＬＫＸ、ＢＣＬＫＲ、ＢＦＳＸ　和ＢＦＳＲ）與外設(shè)接口。

　　ＭｃＢＳＰ串口工作于時(shí)鐘停止模式時(shí)與ＳＰＩ協(xié)議兼容。此時(shí)，發(fā)送器和接收器在內(nèi)部得到同步，ＭｃＢＳＰ可作為ＳＰＩ的主設(shè)備或從設(shè)備。發(fā)送時(shí)鐘信號(hào)（ＢＣＬＫＸ）對(duì)應(yīng)于ＳＰＩ協(xié)議中的串行時(shí)鐘信號(hào)（ＳＣＫ），發(fā)送幀同步信號(hào)對(duì)應(yīng)于從設(shè)備使能信號(hào)（／ＣＳ）。在這種方式下對(duì)接收時(shí)鐘信號(hào)（ＢＣＬＫＲ）和接收幀同步信號(hào)（ＢＦＳＲ）不進(jìn)行連接，因?yàn)樗鼈冊(cè)趦?nèi)部分別與ＢＣＬＫＸ和ＢＦＳＸ相連。ＭｃＢＳＰ工作于ＳＰＩ模式的主機(jī)時(shí)，與ＳＰＩ從設(shè)備接口如圖１所示。

　　圖１　ＭｃＢＳＰ作為ＳＰＩ的主設(shè)備

　　２．２　ＭＡＸ３１１１通用異步收發(fā)器

　　ＭＡＸ３１１１通用異步收發(fā)器是ＭＡＸＩＭ　公司為微處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的通用異步收發(fā)器ＵＡＲＴ，包括振蕩器、可編程波特率發(fā)生器、可屏蔽的中斷源、８字節(jié)的接收ＦＩＦＯ緩沖器和兩個(gè)ＲＳ２３２電平轉(zhuǎn)換器。它應(yīng)用ＳＰＩ接口技術(shù)直接與主控制器進(jìn)行通信，通信速率可達(dá)２３０　Ｋｂ／ｓ，無需再接入普通的ＭＡＸ２３２進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，即可應(yīng)用一個(gè)芯片實(shí)現(xiàn)微控器與ＰＣ機(jī)或其它設(shè)備之間的異步數(shù)據(jù)傳輸。

　　２．３　ＤＳＰ與ＭＡＸ３１１１的接口設(shè)計(jì)

　　由于ＭＡＸ３１１１是３．３　Ｖ器件，ＤＳＰ的ＭｃＢＳＰ串行接口工作于ＳＰＩ模式時(shí)可直接與ＭＡＸ３１１１連接，實(shí)現(xiàn)與ＲＳ２３２設(shè)備異步數(shù)據(jù)傳輸。此時(shí)ＤＳＰ作為ＳＰＩ協(xié)議中的主設(shè)備，發(fā)送時(shí)鐘信號(hào)（ＢＣＬＫＸ）作為ＭＡＸ３１１１的串行時(shí)鐘輸入，發(fā)送幀同步脈沖信號(hào)（ＢＦＳＸ）作為ＭＡＸ３１１１的片選信號(hào)（／ＣＳ）。ＢＤＸ與ＤＩＮ　連接作為發(fā)送數(shù)據(jù)線，ＢＤＲ與ＤＯＵＴ　連接作為接收數(shù)據(jù)線。ＭＡＸ３１１１的ＴＸ　與ＴＩＩＮ連接，ＲＸ與Ｒ１ＯＵＴ連接，以便利用其片內(nèi)的轉(zhuǎn)換

　　器實(shí)現(xiàn)ＵＡＲＴ到ＲＳ２３２電平的轉(zhuǎn)換。ＭＡＸ３１１１的中斷信號(hào)（ＩＲＱ）與ＤＳＰ的外部中斷ＩＮＴＯ相連，其接口電路如圖２所示。這樣硬件上無需任何其它外圍器件，由于異步數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收由ＭＡＸ３１１１以硬件方案實(shí)現(xiàn)，所以軟件編程只需考慮ＤＳＰ與ＭＡＸ３１１１之間的同步數(shù)據(jù)通信。

　　圖２　ＤＳＰ與ＭＡＸ３１１１的接口電路

　　在ＳＰＩ串行協(xié)議中，主設(shè)備提供時(shí)鐘信號(hào)并控制數(shù)據(jù)傳輸過程，必須對(duì)ＭｃＢＳＰ初始化并設(shè)定適當(dāng)?shù)墓ぷ鞣绞讲拍鼙ＷC與ＭＡＸ３１１１的時(shí)序相配合，設(shè)計(jì)中采用ＭｃＢＳＰ的時(shí)鐘停止模式２（ＣＬＫＳＴＰ＝１１　ｂ，ＣＬＫＸＰ＝０）　。

　　３　ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２與ＡＴ８９Ｓ５１單片機(jī)的串口通信

　　ＤＳＰ主機(jī)接口ＨＰＩ具有強(qiáng)大功能的智能外設(shè)，主要用于ＤＳＰ與其它總線或ＣＰＵ進(jìn)行連接。ＤＳＰ與單片機(jī)的接口通常采用ＨＰＩ來實(shí)現(xiàn)，但要外加電平轉(zhuǎn)換，硬件電路較復(fù)雜。這里采用Ｃ５４０２通過ＳＰＩ總線與ＡＴ８９Ｓ５１單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，但由于后者不帶ＳＰＩ總線接口，故采用軟件模擬ＳＰＩ串行時(shí)鐘及輸入、輸出數(shù)據(jù)。

　　圖３　ＤＳＰ與８９Ｓ５ｌ單片機(jī)的接口電路

　　ＤＳＰ與ＡＴ８９Ｓ５１單片機(jī)的接口如圖３所示。ＤＳＰ通過ＭＯＳＩ引腳將要傳送的數(shù)據(jù)寫到主機(jī)的發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器ＤＸＲ，啟動(dòng)發(fā)送過程，在同步時(shí)鐘ＢＣＬＫＸ的控制下將待發(fā)的數(shù)據(jù)從高位到低位逐位送到單片機(jī)接收引腳ＲＸＤ，當(dāng)ＲＸＤ接受移位完畢時(shí)產(chǎn)生中斷，通知主機(jī)數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。值得注意的是，單片機(jī)接收數(shù)據(jù)時(shí)是低位在前，高位在后。對(duì)于從機(jī)而言，在同步時(shí)鐘的節(jié)拍下將從機(jī)移位寄存器ＳＢＵＦ中的數(shù)據(jù)逐位經(jīng)ＭＩＳＯ移到主機(jī)的接收數(shù)據(jù)寄存器ＲＳＲ，再拷貝這些數(shù)據(jù)到接收緩沖寄存器ＲＢＲ中，最后再送到ＤＲＲ，當(dāng)一個(gè)完整的數(shù)據(jù)塊接收完后置中斷標(biāo)志，通知從機(jī)數(shù)據(jù)接收完畢。

　　４　結(jié)論

　　本文介紹了利用ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２的２個(gè)ＭｃＢＳＰ擴(kuò)展與ＰＣ機(jī)和５１系列單片機(jī)的通信，硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可靠，實(shí)用性強(qiáng)，軟件上僅需對(duì)ＭｃＢＳＰ進(jìn)行設(shè)置和編程，實(shí)現(xiàn)起來非常容易。在足球機(jī)器人模型識(shí)別與控制過程中完成了ＰＣ機(jī)、ＤＳＰ和單片機(jī)的實(shí)時(shí)通信，效果良好。

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