雙DSP系統(tǒng)串口擴展

在研制無線分組網(wǎng)絡路由控制器時，采用了雙DSP結(jié)構(gòu)進行數(shù)據(jù)處理，另外還需擴展8個串口，很顯然這是DSP本身所無法解決的，故必須進行串口擴展。

常用串口擴展方法:
從本質(zhì)上講，所有的串口擴展接口電路都是以并行數(shù)據(jù)形式與CPU接口，而以串行數(shù)據(jù)形式與外部邏輯接口。它們的基本功能是從外部邏輯接收串行數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)后傳送給CPU；或者從CPU并行輸出的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)變成串行數(shù)據(jù)后輸出給外部邏輯。串行通信接口電路至少包括一個接收器和一個發(fā)送器，而接收器和發(fā)送器都分別包括一個數(shù)據(jù)寄存器和一個移位寄存器，以便實現(xiàn)CPU輸出→并行→串行→發(fā)送或接收→串行→并行→CPU輸入操作。


串口擴展的方法一般有三種，一是全部應用硬件，由中小集成電路構(gòu)成串口，這種方法已很少使用；二是利用通用I/O口，由軟件來設定波特率；三是應用串行接口器件（如UART、USRT、USART等）來擴展串口，CPU只需通過這些接口器件所提供的接口來編程，就可以實現(xiàn)串行通信。

SCC85C30的性能特點
對一個需進行實時多路并行數(shù)據(jù)處理的系統(tǒng)來說，選用一種高效可靠的串行通信接口器件是非常重要的。Zilog公司的串行通信控制器（SCC）85C30就是一種高性能的串行通信接口器件，其功能比其它USART（Universal Synchronous Asynchronous Receiver/Transmitter通用異步同步收發(fā)器）強大的多。85C30串行通信控制器（SCC）是一種雙通道、多規(guī)約數(shù)據(jù)通信外圍器件，該芯片為處理各種有效的串行通信規(guī)程提供多功能支持:可起到串-并、并-串的轉(zhuǎn)換器/控制器作用，它在程序控制下可滿足串行通信上廣泛多樣的用途;具有波特率發(fā)生器、數(shù)字鎖相環(huán)和晶體振蕩器，使外部邏輯得到簡化;能以多種方式產(chǎn)生和檢測CRC碼，并可通過多種方式編程來檢查數(shù)據(jù)的完整性，有同時在兩條通道上控制調(diào)制-解調(diào)的能力。在不需要這些控制的用途中，調(diào)制-解調(diào)控制器可作為通用I/O。

85C30的每路信道可存取14個寫寄存器和7個讀寄存器，用戶可進行配置使其能處理全部非同步格式，而與數(shù)據(jù)長度、停止位的數(shù)目或奇偶要求無關(guān)。還能處理所有的同步格式，包括按字符、按字節(jié)的存取規(guī)程。85C30還具有下列功能：通過檢查奇偶位改變規(guī)程；插入或刪除字符，生成CRC，并加以檢查；生成斷點和異常中止碼，并加以檢測；以及其它許多與規(guī)程有關(guān)的功能。

85C30內(nèi)部結(jié)構(gòu)能提供連接多路轉(zhuǎn)換總線和非多路轉(zhuǎn)換總線所必要的全部中斷和控制邏輯。此外還有接口邏輯，用于監(jiān)視調(diào)制解調(diào)器和外圍控制輸入輸出。其控制信號都是通用的，不僅用于調(diào)制解調(diào)控制，而且適用于控制多種外圍設備。數(shù)據(jù)操作和控制聯(lián)接都通過內(nèi)部的讀和寫寄存器進行，這些寄存器經(jīng)編程之后，可使85C30執(zhí)行各種功能（硬件開銷?。?，即在程序排隊之前或之中對寄存器賦值，以決定85C30如何建立一個給定的通信規(guī)程。

85C30采用附加電路支持串行通信。設計人員可以選擇內(nèi)部波特率發(fā)生器，選擇頻率并對85C30中的幾個電路之一的輸出編程?？稍诔绦蚩刂葡聦追N標準格式進行編碼和譯碼。另外，還可為DPLL、波特率發(fā)生器接收器和發(fā)送器選擇各種定時部件。

雙DSP對多個SCC的控制設計
對一個進行實時并行多通道數(shù)據(jù)處理的雙DSP系統(tǒng)來說，其擴展的串口也必須滿足系統(tǒng)的實行性要求。串行接口器件性能的好壞以及雙DSP對多個串行通信控制器（SCC）控制的好壞直接影響到系統(tǒng)的整體性能。

雙DSP系統(tǒng)對多個SCC控制，采用4片Zilog公司的SCC（85C30）使雙DSP（TMS320F206）在原有2個異步串口和2個同步串口的基礎上又增加了8個串行口（可根據(jù)需要設定為異步口或設定為同步口）。

85C30是較為復雜的器件，要充分利用其功能，需對其進行合理編程。在編程時需對其諸多寄存器進行操作，這在單個DSP情況下也是較為復雜的。用雙DSP對其控制，以及雙DSP對多SCC的控制情況更為復雜，需解決以下的問題：
（1）對SCC訪問的優(yōu)先權(quán)問題；
（2）數(shù)據(jù)線、地址線、選通控制線的方向問題；
（3）雙DSP相互間握手、時序問題;
（4）兩套總線間干擾的消除問題及總線切換時的誤動作問題；
為解決這些問題，需采取硬件設計和軟件設計相結(jié)合的辦法，使DSP對SCC的控制更可靠，效率更高。
在硬件的設計上：
（1）采用了兩套獨立的數(shù)據(jù)線和地址線，重點解決了讀/寫、片選等切換邏輯的設計問題；
（2）采用雙向三態(tài)總線驅(qū)動器（如74LS245）實現(xiàn)數(shù)據(jù)、地址、控制總線的隔離；
（3）把DSP（TMS320F206）的IO0、IO1、IO2、IO3設置為對SCC的訪問控制線。實現(xiàn)DSP對SCC的分時復用。
在軟件設計上：
（1）對兩個DSP進行了分工，設定DSP1負責接收數(shù)據(jù)，DSP2負責發(fā)送數(shù)據(jù)；
（2）設定DSP1從第1個SCC開始向后查詢，DSP2從第三個SCC向后查詢，最大限度地降低二者忙閑比，提高了系統(tǒng)的實時性。
（3）把IO0、IO1設定為發(fā)送端口，把IO2、IO3設定為接收端口。IO0-IO3值所表達含義如附表所示。
（4）對SCC分時選通。訪問某一SCC前先查詢IO2、IO3以確定另一DSP是否正在訪問它，若另一DSP不訪問該SCC，則訪問之首先把該SCC的編號通過IO0、IO1發(fā)送給另一DSP；若另一DSP正訪問它，則跳過該SCC，訪問下一SCC，同樣也把該SCC的編號通過IO0、IO1發(fā)送給另一DSP。