摘 要： 給出了DSP多路串行通信系統(tǒng)的構(gòu)成及相關(guān)程序代碼。
關(guān)鍵詞： DSP;串行通訊;ST16C554D;TMS320VC33
引言
DSP是數(shù)字信號處理理論與超大規(guī)模集成電路技術(shù)融合的結(jié)晶。目前,DSP技術(shù)正廣泛地應(yīng)用于通信、語音、圖像、航空航天、儀器儀表等領(lǐng)域,在推動信息處理數(shù)字化方面發(fā)揮著越來越大的作用。隨著應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣,應(yīng)用環(huán)境也越來越復(fù)雜,如何實現(xiàn)DSP與外設(shè)的可靠數(shù)據(jù)交換就變得至關(guān)重要。串行通訊成本低,結(jié)構(gòu)簡單,控制方便,DSP和外設(shè)的通訊通常都采用這種方式。
TMS320VC33是TI公司一種浮點DSP芯片,性價比高,指令執(zhí)行速度可達(dá)150 MFLOPS。但是為了不使其強(qiáng)大的計算能力受到影響,TMS320VC33僅提供了一個串口,要實現(xiàn)多路串行通訊,就必須通過外部器件來擴(kuò)展。
ST16C554D
ST16C554D是EXAR公司生產(chǎn)的通用異步通信芯片,可支持4路獨立的串行通訊。芯片的每路傳輸和接收單元都提供了獨立的串并轉(zhuǎn)換和并串轉(zhuǎn)換,以實現(xiàn)串行異步數(shù)據(jù)接收同步。串行數(shù)據(jù)流的同步通過添加起始位和停止位實現(xiàn),而數(shù)據(jù)的完整性通過校驗位來確認(rèn),在同一塊芯片上要集成這種多路串行通訊是較為復(fù)雜的,ST16C554D采用了先進(jìn)的CMOS處理技術(shù),達(dá)到了低損耗和高速率的要求。
與普通處理器相比,ST16C554D提供了16字節(jié)的接收和發(fā)送FIFO,這就允許外部CPU在給定的時間內(nèi)處理更多的在線任務(wù),并減少了全局的UART中斷服務(wù)時間。
另外,ST16C554D將16C554D和68C554D的兩種封裝集成在同一個芯片上,使用方便。16模式用于與INTEL系列芯片接口,而68模式用于與MOTOROLA和其他通用接口。
ST16C554D特性有：
TMS320VC33多路通訊系統(tǒng)的實現(xiàn)
圖1是某捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的部分原理框圖,通過ST16C554D實現(xiàn)了DSP芯片TMS320VC33的多路串行通訊。圖中三個陀螺為光纖陀螺,陀螺數(shù)據(jù)采用RS-422串行輸出,輸出周期為1ms。
圖中,ST16C554D的讀寫信號和通道片選由DSP的選通信號STRB、地址信號A3-A6及讀寫信號R/W產(chǎn)生。為了使整個系統(tǒng)成為完全可編程系統(tǒng),采用了一片可編程邏輯器件GAL20V8B來實現(xiàn)邏輯控制,從而增加了系統(tǒng)的靈活性。GAL芯片采用ABEL語言編程。ST16C554D譯碼電路的邏輯方程如下：
EQUATIONS
!CSA=!PAGE3&!AR6&!AR5&!AR4!&!AR3;
!CSB=!PAGE3&!AR6&!AR5&!AR4&AR3;
!CSC=!PAGE3&!AR6&!AR5&AR4&!AR3;
!CSD=!PAGE3&!AR6&!AR5&AR4&AR3;
!IOR=!PAGE3&RW&!STRB;
!IOW=!PAGE3&!RW&!STRB;
本系統(tǒng)中,ST16C554D的通道D用作監(jiān)控口和PC機(jī)接連,通道A、B、C的接收端用于接收陀螺數(shù)據(jù),通道C的發(fā)送端也與PC機(jī)相連,可在通道D的監(jiān)控下高速發(fā)送各陀螺的原始數(shù)據(jù)。例如,PC機(jī)向通道D發(fā)送指令“$A＃”,DSP接收到該指令后將X陀螺的原始采樣數(shù)據(jù)從通道C高速發(fā)送至PC機(jī)。
通道D采用RS-232方式,波特率為19.2Kbps,用MAX232實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換后可直接和PC機(jī)串口連接。通道A、B、C采用RS-422方式,波特率為460.8Kbps,可用MAX3095芯片做接收電平轉(zhuǎn)換,用MAX3045芯片做發(fā)送電平驅(qū)動。考慮通道C發(fā)送端要和PC機(jī)相連,而PC機(jī)串口僅支持RS-232協(xié)議,故系統(tǒng)使用了PCI1601轉(zhuǎn)換卡。PCI1601帶有兩個9針的RS-422串口,采用PCI總線和PC機(jī)相連,安裝驅(qū)動后使用方法和普通PC機(jī)串口一致,波特率可達(dá)921.6Kbps。
在串行通訊中,為了保證傳輸可靠性和數(shù)據(jù)實時性,發(fā)送常采用查詢方式,接收常采用中斷方式。但在本系統(tǒng)中,TMS320VC33要執(zhí)行導(dǎo)航解算程序,若4路接收均采用中斷方式會嚴(yán)重影響它的計算能力�？紤]A、B、C口陀螺數(shù)據(jù)爆發(fā)周期固定為1ms,且D口由PC機(jī)發(fā)來的監(jiān)控指令數(shù)據(jù)量不大,接收可采用定時查詢方式。
系統(tǒng)中三個陀螺通過1KHz時鐘實現(xiàn)同步。陀螺數(shù)據(jù)每幀包含7個字節(jié),傳輸波特率460.8Kbps,采用偶校驗,8位數(shù)據(jù)位,1位停止位,故可以算出每次傳輸時間需要為(8+3)*7/460.8=0.167ms。所以系統(tǒng)將1KHz時鐘經(jīng)SN54HC174J芯片延時0.2ms后作為TMS320VC33外接的定時時鐘。這樣,TMS320VC33在INT0產(chǎn)生1ms中斷時,數(shù)據(jù)已傳輸完成,可以在中斷服務(wù)函數(shù)中將所有通道的寄存器查詢一遍并讀空數(shù)據(jù)。由于ST16C554D的每路串口有16字長的接收FIFO,該方法不會產(chǎn)生數(shù)據(jù)丟失,并且延遲很小。
程序設(shè)計
在異步串行通訊中,收發(fā)雙方必須事先規(guī)定兩件事：一是字符格式,即規(guī)定傳送中每個字符的具體格式;二是波特率。這些規(guī)定是通過設(shè)置相關(guān)寄存器來實現(xiàn)的。
本系統(tǒng)中,ST16C554D外接晶振7.3728MHz,基地址為0xC00000,由TMS320VC33編程實現(xiàn)它的初始化設(shè)置。TMS320VC33的程序在Code Composer C3X 下用C語言編寫,下面僅給出通道C的初始化代碼及收發(fā)程序,其他通道與此類似。
