TMS320VC5402和PC机的UART研究与设计
日期：2006-4-16 15:41:32 来源：本文摘自《PLC&FA》
点击： 作者：未知
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TMS320VC5402以其低成本、低功耗、资源多的特点在通信、控制领域得到了广泛的应用。片上集成了最大192kB存储空间(64kB RAM、64kB ROM、64kB I/O)，具有时分多路串口TMD，2个缓冲串口BSP、8位并行主机接口HPI、可编程等待状态发生器等，完全可以满足数据处理及控制要求。基于5402构建的应用系统中必不可少的是各种数据通信接口的设计。与并口相比，串行接口的特点是减少器件引脚数目，节省了硬件系统的体积，降低了接口设计的复杂性。实际应用中，各系统之间需要实现异步串行数据传输和通信，而DSP5402具有同步串口，与标准的异步串行接口不同，本文针对这种应用，设计实现了DSP5402和PC机的异步串行通信。
在工业控制和实际应用中，串行通信的应用已非常普遍，图1示出常见的三种232通信方式，在此笔者选用短距离有线传输方式。目前，大多数PC机的串口采用RS-232标准，该标准规定采用一个25脚的DB25连接器，实际上RS-232的25条引线有许多是很少用的，所以目前较为常用的串口有9针和25针，在普通电路设计中最为简单且常用的是三线制接法，即在通信中不需要RS-232的控制联络信号，采用发送数据(TXD)、接收数据(RXD)、地(GND)三脚相连，便可实现全双工异步串行通信，本文即采用此法实现PC与DSP的串行通信。
DSP5402有2个多缓冲的同步串口，通过幀信号来控制数据流。每一个串口有6个信号:CLKR/X:接收、发送时钟信号，DR/DX:接收、发送串行数据信号，FSR/FSX:接收、发送幀同步信号;串行接口有5个寄存器:数据接收寄存器(DRR)、数据发送寄存器(DXR)、串行接口控制寄存器(SPC)、数据接收移位寄存器(RSR)、数据发送移位寄存器(XSR)，其中3个存储器映射寄存器(SPC、DXR和DRR)和2个程序不能直接访问的寄存器(RSR和XSR)来操作，RSR和XSR在执行双缓冲功能时很有用。发送数据写到DXR中，而接收数据从DRR中读取。其各寄存器配置及控制请参考文献[2]。
3.1 DSP和PC机UART硬件连接
由上所述，PC机的异步串口和DSP5402的同步串口在数据格式以及传送控制上有区别，但是通过必要的硬件控制和软件模拟就可实现DSP5402与标准串口间的通信。DSP5402和PC机的UART实现主要有二种硬件方法和二种软件模拟方法。硬件方法如下:基于MAX3100的同步转异步实现和利用DSP5402 I/O模拟时序法。
MAX3110E内部集成了全功能UART和内置电泵电容以及土15kV ESD保护的RS-232收发器。其中，UART部分采用兼容SPITM/QSPITM/MICROWIRETM的串行接口，因而可节省线路板空间和微控制器的I／0引脚。由于RS-232部分使用了特有的低压差输出级，从而使双接收/发送接口能够在高速通信、正常电源下提供真正的RS-232特性，而功耗仅600μA。通过MAX3110E可实现同步串行数据接口到异步串行通信口(RS-232)的转换，它可直接与PC机的串行口(COM)相连。MAX3110E具有尺寸小，价格低，功耗少，通信速率高等特点，因此有着较好的应用前景。MAX3110E包括UART与RS-232两个独立的部分。其中，UART部分包括兼容于SPI的串行接口、可编程波特率发生器、发送缓冲器及发送移位寄存器、接收缓冲器及接收移位寄存器、8字节接收FIFO以及有四种可屏蔽中断源的中断产生器。而RS-232部分包括自带电容的电泵，以及可由SHDN对其进行硬件关断的。
1 引言
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TMS320VC5402以其低成本、低功耗、资源多的特点在通信、控制领域得到了广泛的应用。片上集成了最大192kB存储空间(64kB RAM、64kB ROM、64kB I/O)，具有时分多路串口TMD，2个缓冲串口BSP、8位并行主机接口HPI、可编程等待状态发生器等，完全可以满足数据处理及控制要求。基于5402构建的应用系统中必不可少的是各种数据通信接口的设计。与并口相比，串行接口的特点是减少器件引脚数目，节省了硬件系统的体积，降低了接口设计的复杂性。实际应用中，各系统之间需要实现异步串行数据传输和通信，而DSP5402具有同步串口，与标准的异步串行接口不同，本文针对这种应用，设计实现了DSP5402和PC机的异步串行通信。
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2 串行通信和DSP5402串口
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在工业控制和实际应用中，串行通信的应用已非常普遍，图1示出常见的三种232通信方式，在此笔者选用短距离有线传输方式。目前，大多数PC机的串口采用RS-232标准，该标准规定采用一个25脚的DB25连接器，实际上RS-232的25条引线有许多是很少用的，所以目前较为常用的串口有9针和25针，在普通电路设计中最为简单且常用的是三线制接法，即在通信中不需要RS-232的控制联络信号，采用发送数据(TXD)、接收数据(RXD)、地(GND)三脚相连，便可实现全双工异步串行通信，本文即采用此法实现PC与DSP的串行通信。
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图1 三种RS-232通信方式
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由于RS-232中没有时钟信号，所以按照设定的固定波特率传送。在一信号中包括开始位、停止位和数据位，校验位可以选择。其中数据位为5-8bits，奇偶校验位共有5种方式可选:奇校验、偶校验、始终为1、始终为0以及空;停止位也有三种选择:1位、11/2位以及2位。串口传数时低位优先，由开始位表示数据传输。
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DSP5402有2个多缓冲的同步串口，通过幀信号来控制数据流。每一个串口有6个信号:CLKR/X:接收、发送时钟信号，DR/DX:接收、发送串行数据信号，FSR/FSX:接收、发送幀同步信号;串行接口有5个寄存器:数据接收寄存器(DRR)、数据发送寄存器(DXR)、串行接口控制寄存器(SPC)、数据接收移位寄存器(RSR)、数据发送移位寄存器(XSR)，其中3个存储器映射寄存器(SPC、DXR和DRR)和2个程序不能直接访问的寄存器(RSR和XSR)来操作，RSR和XSR在执行双缓冲功能时很有用。发送数据写到DXR中，而接收数据从DRR中读取。其各寄存器配置及控制请参考文献[2]。
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3 DSP和PC机串口通信的软硬件实现
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3.1 DSP和PC机UART硬件连接
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由上所述，PC机的异步串口和DSP5402的同步串口在数据格式以及传送控制上有区别，但是通过必要的硬件控制和软件模拟就可实现DSP5402与标准串口间的通信。DSP5402和PC机的UART实现主要有二种硬件方法和二种软件模拟方法。硬件方法如下:基于MAX3100的同步转异步实现和利用DSP5402 I/O模拟时序法。
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MAX3110E内部集成了全功能UART和内置电泵电容以及土15kV ESD保护的RS-232收发器。其中，UART部分采用兼容SPITM/QSPITM/MICROWIRETM的串行接口，因而可节省线路板空间和微控制器的I／0引脚。由于RS-232部分使用了特有的低压差输出级，从而使双接收/发送接口能够在高速通信、正常电源下提供真正的RS-232特性，而功耗仅600μA。通过MAX3110E可实现同步串行数据接口到异步串行通信口(RS-232)的转换，它可直接与PC机的串行口(COM)相连。MAX3110E具有尺寸小，价格低，功耗少，通信速率高等特点，因此有着较好的应用前景。MAX3110E包括UART与RS-232两个独立的部分。其中，UART部分包括兼容于SPI的串行接口、可编程波特率发生器、发送缓冲器及发送移位寄存器、接收缓冲器及接收移位寄存器、8字节接收FIFO以及有四种可屏蔽中断源的中断产生器。而RS-232部分包括自带电容的电泵，以及可由SHDN对其进行硬件关断的。
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