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用TL16C752B實現(xiàn)DSP和PC機的串行通信

作者: 時間:2004-12-06 來源:網(wǎng)絡 收藏
摘要:介紹了的特點、性能和相關寄存器,給出了通過TMS320VC5421和機實時的方法。同時給出了串口部分的硬件應用電路圖以及對進行初始化的軟件程序。

關鍵詞:數(shù)字信號處理;接口;異步通信;TL16C752B;TMS320VC5421

1 引言

美國德州儀器公司(TI)的TMS320VC54XX系列DSP芯片與PC機異步通信通常有兩種方法:第一種是使用通用I/O信號XF和BIO作為串口發(fā)送和接收信號,用軟件逐位發(fā)送和接收數(shù)據(jù),即軟件異步通信方法,這種方法需要占用很多CPU時間,因此,只能在DSP不太忙、實時性要求不高的情況下采用;第二種是通過擴展異步通信芯片來實現(xiàn)高速通信,本文選用的就是此方法。

在筆者設計數(shù)字調(diào)幅廣播系統(tǒng)中的基帶處理子系統(tǒng)時,復用器與信道編碼器之間的通信采用的是異步通訊方案。復用器則使用通用PC機來實現(xiàn),信道編碼器使用TI公司生產(chǎn)的DSP芯片TMS320VC5421來設計實現(xiàn)。

2 UART芯片TL16C752B簡介[1]

2.1 主要特點

TL16C752B是TI公司推出的新型UART(Universal Asynchronous Receiver and Transmitter )收發(fā)器。該器件的主要特點如下:

●引腳和ST16C2550兼容,內(nèi)置兩套UART系統(tǒng),可獨立工作;

●工作時,最高波特率可以達到1.5Mbps(使用24MHz晶體時)或3Mbps(使用48MHz振蕩器或時鐘源時);

●具有64字節(jié)發(fā)送/接收FIFO(接收FIFO包含錯誤標志)。由于收、發(fā)FIFO的觸發(fā)等級可通過軟件編程實現(xiàn),因而減少了CPU的中斷次數(shù);

●接收FIFO的啟動和停止等級可以通過軟件編程來實現(xiàn);

●具有兩種控制模式:其中軟件流控制模式可通過編程Xon/Xoff字符來實現(xiàn);而硬件流控制模式則可通過設置RTS和CTS引腳及相應的寄存器來實現(xiàn);

●波特率可編程;

●可編程下列數(shù)據(jù)格式:

――5、6、7、8 四種字符;

――數(shù)據(jù)奇偶校驗或者無校驗;

――1、1.5、2bits 停止位;

●內(nèi)部閉環(huán)。

2.2 TL16C752B的引腳功能

TL16C752B內(nèi)含雙UART,并自帶64字節(jié)收發(fā)FIFO,可自動進行軟件流和硬件流控制,最大波特率可達3Mbps。此外,TL16C752B還提供了其它一些增強功能,可通過設定EFR寄存器的相關位來實現(xiàn)。通過FIFO RDY 寄存器可讀取TXRDY/RXRDY引腳的狀態(tài);而通過片內(nèi)寄存器則可為使用者提供接收數(shù)據(jù)的錯誤識別、操作狀態(tài)以及MODEM的接口控制信號。

TL16C752B的引腳排列如圖1所示,各主要引腳的功能如下:

A0~A2:地址線,通過這幾個引腳以及讀寫信號IOR和IOW可以訪問及設定片內(nèi)寄存器?

D0~D7:雙向8位數(shù)據(jù)線?

CSA、CSB:兩套UART的片選信號?

TXA/RXA、TXB/RXB:分別表示所要發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)端口?

INTA/INTB:中斷信號?

RESET:芯片復位信號?

XIN/XOUT:時鐘輸入/輸出信號。

2.3 TL16C752B的內(nèi)部寄存器

圖2所示是TL16C752B的內(nèi)部功能模塊圖,該器件內(nèi)部共有20個寄存器,這些寄存器可分別用于實現(xiàn)通信參數(shù)的設置、對線路及MODEM狀態(tài)的訪問、數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收以及中斷管理等功能。其地址可分別通過A0~A2地址線和某些寄存器的特定位來確定,由于有些寄存器的地址是重疊的,所以還必須通過讀/寫信號加以區(qū)分。TL16C752B內(nèi)部寄存器的映射如表1所列。表中:

“*” 表示僅當LCR的第7位為1時,訪問DLL/DLH。

“** ”表示僅當LCR為0xBF時,訪問EFR以及Xon1/2,Xoff1/2。

“+” 表示當EFR[4]為1,且MCR[6]為1時,訪問TCR/TLR。

“++”表示當片選信號有效、MCR[2]為1且處于非閉環(huán)模式時,訪問 FIFO RDY。

此外,對于MCR[7],只有當EFR[4]為1時才可以更改。在上述說明中,[]表示該寄存器的第幾位。

表1 TL16C752B的內(nèi)部寄存器映射表

A[2]A[1]A[0]讀 模 式寫 模 式
000接收保持寄存器(RHR)發(fā)送保持寄存器(THR)
001中斷使能寄存器(IER)IER
010中斷標示寄存器(IIR)FIFO控制寄存器(FCR)
011線路控制寄存器(LCR)LCR
100MODEM控制寄存器(MCR)MCR
101線路狀態(tài)寄存器(LSR)LSR
110MODEM狀態(tài)寄存器(MSR)MSR
111臨時寄存器(SPR)SPR
000*除數(shù)鎖存低位(DLL)DLL
001*除數(shù)鎖存高位(DLH)DLH
010**增強功能寄存器(EFR)EFR
100** Xon-1字符值Xon-1字符值
101** Xon-2字符值Xon-2字符值
110** Xoff-1字符值Xoff-1字符值
111** Xoff-2字符值Xoff-2字符值
111+傳輸控制寄存器(TCR)TCR
110+觸發(fā)等級寄存器(TLR)TLR
111++FOFO狀態(tài)寄存器(FIFO RDY)FIFO RDY

2.4 TL16C752B工作流控制模式

TL16C752B有2種工作流控制模式:硬件流控制和軟件流控制。使用前者可降低軟件消耗,通過RTS和CTS引腳信號的硬件連接可自動控制串行數(shù)據(jù)流,從而提高系統(tǒng)的有效性;后者則通過使用可編程的Xon/Xoff字符來自動控制數(shù)據(jù)傳輸。本文主要介紹軟件流控制模式。

軟件流控制模式的使能可通過EFR和MCR這2個寄存器來實現(xiàn)。不同流模式的組合如表2所列(可通過設定EFR的低4位實現(xiàn))。

表2 軟件流控制模式

EFR[3]EFR[2]EFR[1]EFR[0]

TX RX軟件流控制組合模式

00XX無發(fā)送流控制
10XX發(fā)送Xon1,Xoff1
01XX發(fā)送Xon2,Xoff2
11XX發(fā)送Xon1,Xoff1;Xon2,Xoff2
XX00無接收流控制
XX10接收器比較Xon1,Xoff1
XX01接收器比較Xon2,Xoff2
1011發(fā)送Xon1,Xoff1;接收器比較Xon1,Xoff1;Xon2,Xoff2
0111發(fā)送Xon2,X0ff2;接收器比較Xon1,Xoff1;Xon2,Xoff2
1111發(fā)送Xon1,Xoff1;Xon2,Xoff2;接收器比較Xon1,Xoff1;Xon2,Xoff2
0011無發(fā)送流控制;接收器比較Xon1,Xoff1;Xon2,Xoff2

具體工作流程(從接收的角度)為:接收時,若操作達到接收中斷等級,則產(chǎn)生中斷,但這時傳輸還在進行(這里假設中斷有一定延時);而當RHR中的數(shù)據(jù)數(shù)目達到接收停止等級規(guī)定的數(shù)值時,接收端發(fā)送Xoff1/2,以通知發(fā)送端停止發(fā)送數(shù)據(jù),這時接收端將讀取RHR中的數(shù)據(jù)。當RHR中的數(shù)據(jù)數(shù)目降到接收啟動等級規(guī)定的數(shù)值時,接收端發(fā)送Xon1/2,以通知發(fā)送端可以繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)。

3 TL16C752B與PC的通信電路

TL16C752B與PC的串行通信部分的硬件連接電路如圖3所示。圖中,地址線A0~A2、數(shù)據(jù)線D0~D7分別和DSP的地址總線A0~A2、外部數(shù)據(jù)線D0~D7直接相連,而選通信號CSA/CSB、讀寫信號IOR/IOW、復位信號RESET以及中斷信號INTA/B則接入CPLD并由CPLD處理。同時DSP端的PS、DS、IS、IOSTRB、R/ W、MSTRB也同時接入CPLD以用于生成控制信號。電路中使用CPLD一方面可以對UART的地址靈活配置,另一方面也可以靈活生成UART的復位、選通和讀寫信號,從而增強系統(tǒng)的靈活性,方便系統(tǒng)調(diào)試。

由于PC端串口采用RS232電平標準,因此UART之后需要連接MAX3221以完成電平轉(zhuǎn)換。TL16C752B的數(shù)據(jù)發(fā)送引腳和數(shù)據(jù)接收引腳分別與MAX3221的數(shù)據(jù)輸入引腳和數(shù)據(jù)輸出引腳連接。這里只使用一套UART來完成TL16C752B和PC的通信。數(shù)據(jù)收、發(fā)采用中斷方式,UART_INTA通過CPLD和TMS320VC5421的外部中斷INT0相連接。而3.072MHz晶振則連接到XIN和XOUT兩引腳。波特率設定為38400,故DLL/DLH分別為06和00h。

具體調(diào)試時,可先從查詢方式開始,若沒有問題,再使用中斷方式。

圖3

4?。裕蹋保叮茫罚担玻潞停校猛ㄐ诺能浖幊?/B>

該系統(tǒng)的軟件設計部分主要包括PC機程序、DSP初始化、TL16C752B初始化和數(shù)據(jù)發(fā)送/接收以及雙方的通信協(xié)議等。下面介紹TL16C752B的初始化程序。

TL16C752B初始化程序主要包括以下幾部分:

(1)波特率的設定;

(2)增強功能的使能及設置EFR的相關位;

(3)完成有關收、發(fā)FIFO的設定,主要是MCR/TCR/TLR 3個寄存器的設置;

(4)軟件流控制模式使能以及Xon/Xoff字符的設置;

(5)傳輸數(shù)據(jù)格式設定,包括8位數(shù)據(jù)位、2位停止位、DMA傳輸模式1、偶校驗、不使用強制校驗模式、暫??刂莆粺o效等;

(6)設置FIFO控制以及中斷控制寄存器。

此外,在完成設置前,還應注意以下幾點:

(1) 設定DLL和DLH前,LCR[7]應為1。

(2) 設定MCR前,EFR[4]應為1,LCR應為00h。地址相重疊的寄存器不能同時使能。

(3) 讀寫RHR和THR時,由于DSP的讀寫速度很快,故最好不要連續(xù)讀寫,而是在每讀、寫一次后延時一段時間,然后再進行下一次讀寫。

(4) 這里,DMA只是一個名稱,而并非是 “直接存儲器訪問”。

TL16C752B的地址分配在I/O空間的0020h~0027h,讀寫通過PORTR和PORTW指令完成。TL16C752B初始化程序如下:

ini_uart_start:

;設置 baud rate=38400 ; divi-sor=0006h

stm #temp1_reg,ar1

nop

st #80h;*ar1 ;除數(shù)鎖存使能 LCR=bfh

portw *ar1,#k_LCR_addr

st #k_DLL_value,*ar1

portw *ar1,#k_DLL_addr

st #k_DLH_value,*ar1

portw *ar1,#k_DLH_addr

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

st #k_LCR_value?*ar1 ;LCR=bfh

portw *ar1,#k_LCR_addr

st #k1 EFR value?*ar1 ;增強功能使能

portw *ar1,#k_EFR_addr

st #0,*ar1 ;設定LCR= 0

portw *ar1?#k LCR addr

st #k_FCR_value,*ar1 ;設定FIFO控制寄存器

portw *ar1,#k_FCR_addr

st #k_MCR_value,*ar1 ;設定MCR/TCR/TLR寄存器

portw *ar1,#k_MCR_addr

st #k_TCR_value,*ar1

portw *ar1,#k_TCR_addr

st #k_TLR_value,*ar1

portw *ar1,#k_TLR_addr

st #k1_MCR_value,*ar1

portw *ar1,#k_MCR_addr

st #k_LCR_value,*ar1 ;為訪問Xon/Xoff/EFR,LCR重設定為BFh

portw *ar1,#k_LCR_addr

st #k_Xoff1_value,*ar1 ;設置軟件流控制

portw *ar1,#k_Xoff1_addr

st #k_Xon1_value,*ar1

portw *ar1,#k_Xon1_addr

st #k_Xoff2_value,*ar1

portw *ar1,#k_Xoff2_addr

st #k_Xon2_value,*ar1

portw *ar1,#k_Xon2_addr

st #k_EFR_value,*ar1 ;設置軟件流控制組合方式

portw *ar1,#k_EFR_addr

st #k_LCR_dlatch_disable,*ar1

portw *ar1,#k_LCR_addr ;設定傳輸數(shù)據(jù)格式

st #k_IER_value,*ar1 ;設置中斷

portw *ar1,#k_IER_addr

5 結(jié)束語

通過擴展串口完成TMS320VC5421與PC機串行通信硬件接口比較簡單、數(shù)據(jù)傳送距離遠、使用經(jīng)濟。該電路及其軟件經(jīng)與微機的通信實驗證明,在波特率為38400時,能夠可靠地實現(xiàn)與PC機的通信。



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