導(dǎo)語(yǔ)：?jiǎn)纹瑱C(jī)通信方案設(shè)計(jì)論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：基于嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的需要，提出TMS320VC5402DSP與AT89C51單片機(jī)通信的三種設(shè)計(jì)方案。利用TMS320VC5402的多通道緩沖串口MCBSP分別實(shí)現(xiàn)TMS320VC5402與AT89C51的SCI和SPI串行通信，以及通過(guò)TMS320VC5402的8位增強(qiáng)主機(jī)接口HPI一8實(shí)現(xiàn)TMS320VC5402與AT89C5l并行通信。就硬件接口電路和軟件編程進(jìn)行詳細(xì)的闡述。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)DSPMCBSPHPI

將DSP和單片機(jī)構(gòu)成雙CPU處理器平臺(tái)，可以充分利用DSP對(duì)大容量數(shù)據(jù)和復(fù)雜算法的處理能力，以及單片機(jī)接口的控制能力。而DSP與單片機(jī)之間快速正確的通信是構(gòu)建雙CPU處理器的關(guān)鍵問(wèn)題。下面就此問(wèn)題分別設(shè)計(jì)串行SCI、SPI和并行HPI三種連接方式。

1串行通信設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

11SCI串行通信設(shè)計(jì)

1.1.1多通道緩沖串行口McBSP原理

TMS320VC5402(簡(jiǎn)稱VC5402)提供了2個(gè)支持高速、全雙工、帶緩沖、多種數(shù)據(jù)格式等優(yōu)點(diǎn)的多通道緩沖串行口McBSP。MCESP分為數(shù)據(jù)通路和控制通路。①數(shù)據(jù)通路負(fù)責(zé)完成數(shù)據(jù)的收發(fā)。CPU或DMAC能夠向數(shù)據(jù)發(fā)送寄存器DXR寫(xiě)入數(shù)據(jù)，DXR中的數(shù)據(jù)通過(guò)發(fā)送移位寄存器XSR輸出到DX引腳。DR引腳接收數(shù)據(jù)到接收移位寄存器RSR，再?gòu)?fù)制到接收緩沖寄存器RBR，最后復(fù)制到數(shù)據(jù)接收寄存器DRR。這兩種數(shù)據(jù)多級(jí)緩沖方式使得數(shù)據(jù)搬移和片外數(shù)據(jù)通信能夠同時(shí)進(jìn)行。②控制通路負(fù)責(zé)內(nèi)部時(shí)鐘產(chǎn)生，幀同步信號(hào)產(chǎn)生，信號(hào)控制和多通道選擇。另外．還具有向CPU發(fā)送中斷信號(hào)和向DMAC發(fā)送同步事件的功能。MCBSP時(shí)鐘和幀同步信號(hào)通過(guò)CLKR、CLKX、FXR、FSX引腳進(jìn)行控制，接收器和發(fā)送器可以相互獨(dú)立地選擇外部時(shí)鐘和幀同步信號(hào)，也可以選擇由內(nèi)部采樣率發(fā)生器產(chǎn)生時(shí)鐘和幀同步信號(hào)。幀同步脈沖有效表示傳輸?shù)拈_(kāi)始。

1.1.2SCI串行接口設(shè)計(jì)

設(shè)置VC5402的McRSP輸出時(shí)鐘和幀同步信號(hào)由內(nèi)部采樣率發(fā)生器產(chǎn)生，內(nèi)部數(shù)據(jù)時(shí)鐘CLKG和幀同步信號(hào)FSG驅(qū)動(dòng)發(fā)送時(shí)鐘CLKX和幀同步FSX(CLKXM=l，F(xiàn)SXM=l，F(xiàn)SGM=1)，輸入時(shí)鐘也由內(nèi)部采樣率發(fā)生器產(chǎn)生，內(nèi)部數(shù)據(jù)時(shí)鐘CLKG驅(qū)動(dòng)接收時(shí)鐘CLKR(CLKRM=1)，同時(shí)由CPU時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)采樣率發(fā)生器(CLKSM=1)。考慮到AT89C51(簡(jiǎn)稱C51)串口發(fā)送數(shù)據(jù)幀中第l位為起始位，因此可以利用該位驅(qū)動(dòng)輸入幀同步信號(hào)FSR，同時(shí)要置忽略幀同步信號(hào)標(biāo)志為1。其中FSG幀同步脈沖寬度=(FWID+1)·CLKG；FSG幀同步脈沖周期=(FPER+1)·CLKG；采樣率發(fā)生器分頻系數(shù)(采樣率=波特率)=FIN／(CLKGDV+1)。

SCI串口連接如圖l所示。

1.1.3波特率不一致的處理

VC5402初始化(以圖1為例)：

STM#SRGRl,SPSAl

STM#ooFEH，SPSDl；FSG幀同步脈沖寬度位為1個(gè)CLKG

；波特率為100MHz／(0X(OFF)=392156b／s

STM#SRGR2，SPSAl

STM#3D00H,SPSDl;內(nèi)部采樣率發(fā)生器時(shí)鐘由CPU驅(qū)動(dòng)

C51初始化：

MOVTMOD,#20H

MOVTLl,#FFH

MOVTHl，#FFH；C51波特率=(2SMOD／32)*(fosc／12)[1／(256一初值)]一24509b／s

MOVSCON，#50H；置串口方式l，每一幀10位數(shù)據(jù)．允許接收

MOVPCON，#80H；設(shè)置SMOD=1

VC5402波特率／C51波特率=(392156／24509)=16．00049

VC5402每發(fā)送16位數(shù)據(jù)，C51只采樣1位數(shù)據(jù)。在VC5402存儲(chǔ)器中開(kāi)辟一個(gè)空間對(duì)每次發(fā)送的8位數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)展，1位擴(kuò)為16位，0為0000H，l為FFFFH，共擴(kuò)為128位。在數(shù)據(jù)頭部填加16位起始位0000H，數(shù)據(jù)尾部填加停止位FFFFH。在VC5402發(fā)送控制寄存器XCR中設(shè)置XWDLEN=000(1字含8位)，即可將要發(fā)送的8位數(shù)據(jù)封裝成1幀10字的數(shù)據(jù)。這也符合C51串口1方式下1幀10位的數(shù)據(jù)格式。C51以1／16的VC5402采樣速率接收數(shù)據(jù)，0000H采樣為0，F(xiàn)FFFH采樣為1，由此可以將接收到的200位恢復(fù)為8位數(shù)據(jù)，停止位進(jìn)入RB8。

C51每發(fā)送1位數(shù)據(jù)，VC5402要采樣為16位數(shù)據(jù)。C51一次發(fā)送的10位數(shù)據(jù)的起始位觸發(fā)VC5402的接收幀同步。由于VC5402以16倍C51的采樣速率接收數(shù)據(jù)，1位采樣為16位，0采樣為0000H，1采樣為FFFFH．只采樣發(fā)送來(lái)的10位中的前9位，9位封裝成144位，即接收的1幀數(shù)據(jù)完成。VC5402將收到的144位數(shù)據(jù)在開(kāi)辟的存儲(chǔ)器空間存放，拋棄前16位，在剩下的128位里分成8組，每組16位。比較其中間的8位，若有4位以上為1，則該16位為1，反之則為0。由此將接收到的144位恢復(fù)為8位數(shù)據(jù)。

為了不讓CPU頻繁地被數(shù)據(jù)接收和發(fā)送打斷，將DMA和MCBSP聯(lián)合使用來(lái)控制數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。RRDY直接驅(qū)動(dòng)MCBSP向DMAC接收數(shù)據(jù)事件(REVENT事件)，XRDY直接驅(qū)動(dòng)MCBSP向DMAC發(fā)送數(shù)據(jù)事件(XEVENT事件)。

SCI通信協(xié)議如圖2所示

1.2SPI串行通信設(shè)計(jì)

將C51置為主機(jī)，VC5402為從機(jī)。McBSP的時(shí)鐘停止模式(CLKSTP=1X)兼容SPI模式，接收部分和發(fā)送部分內(nèi)部同步。McBSP可以作為SPI的從機(jī)或主機(jī)。發(fā)送時(shí)鐘BCLKX作為SPI協(xié)議的移位時(shí)鐘SCK使用，發(fā)送幀同步信號(hào)BFSX作為從機(jī)使能信號(hào)nSS使用，接收時(shí)鐘BCLKR和接收幀同步信號(hào)BFSR不使用。它們?cè)趦?nèi)部分別與BCLKX和BFSX直接連接。BDX作為MISO，而B(niǎo)DR作為MOSI，發(fā)送和接收具有相同字長(zhǎng)。

C51中的并口P1．1和P1．2作為擴(kuò)展串行SPI輸人輸出口與VC5402連接，P1．0作為串行時(shí)鐘輸出口，P1．3作為幀同步信號(hào)輸出口_。

SPI串口連接如圖3所示。

VC5402初始化程序(以圖3為例)：

STM#SPCRll，SPSAl；設(shè)置時(shí)鐘停止位進(jìn)入MCBSP的SPI模式

STM#0X1000，SPSDl；時(shí)鐘開(kāi)始于上升沿(無(wú)延遲)

STM#SPCRl2,SPSAl

STM#0X0040，SPSDl；XINT由XRDY(即字尾)驅(qū)動(dòng)

STM#PCRl，SPSAl

STM#0X000C，SPSDl；對(duì)發(fā)送和接收時(shí)鐘，同步幀進(jìn)行設(shè)置

STM#RCRll．SPSAl

STM#0X0000，SPSDl；接收數(shù)據(jù)l幀1字．1字8位

STM#XCRll，SPSAl

STM#0X0000，SPSDl；；發(fā)送數(shù)據(jù)1幀1字．1字8位；

P1．0發(fā)送到VC5402的移位時(shí)鐘是保證DSP正確采樣接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)鐘。它要保證和C51的采樣接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)鐘一致．才能使主從機(jī)同步。

2并行通信設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1VC5402的HPI接口原理

HPI一8是一個(gè)8位(HD0～HD7)的連接DSP與主機(jī)設(shè)備或主處理器的并行接口。DSP與主機(jī)通過(guò)DSP的片內(nèi)RAM交換數(shù)據(jù)，整個(gè)片內(nèi)RAM都可以作為HPI一8的存儲(chǔ)器。HPIA地址寄存器只能由主機(jī)直接訪問(wèn)，存放當(dāng)前尋址的存儲(chǔ)器的地址；HPID數(shù)據(jù)鎖存器只能由主機(jī)直接訪問(wèn)，存放當(dāng)前要寫(xiě)入或讀出的數(shù)據(jù)；HPIC控制寄存器可以被主機(jī)和VC5402共同訪問(wèn)。HPI本身的硬件中斷邏輯可以完成主從設(shè)備之間的握手，主機(jī)通過(guò)置HPIC中的特定位產(chǎn)生DSP中斷，同樣DSP通過(guò)nHINT引腳對(duì)主機(jī)產(chǎn)生中斷。HRDY引腳用于自動(dòng)調(diào)節(jié)主機(jī)訪問(wèn)HPI的速度，使慢速外部主機(jī)與DSP能很好地匹配。HRDY由HCS使能，即當(dāng)HCS為高時(shí)HRDY一直為高，而當(dāng)EMUl／nOFF為低時(shí)，HDRY輸出高阻。

HPI連接如圖4所示。

2.2并行接口設(shè)計(jì)

將C51置為主機(jī)，VC5402置為從機(jī)。C51的PO口和HPI的8位數(shù)據(jù)線HD0～HD7相連作為數(shù)據(jù)傳輸通道，P1．0～P1．3設(shè)置為輸出控制HPI口的操作。其中P1．0作為讀寫(xiě)控制選通信號(hào)連接HR／W；P1．1連接字節(jié)識(shí)別信號(hào)HBIL，控制讀寫(xiě)數(shù)據(jù)是屬于16位字的第1還是第2字節(jié)；P1．2和P1．3分別連接HCNTL0和HCNTLl，以實(shí)現(xiàn)對(duì)HPIC、HPIA和HPID寄存器的訪問(wèn)；nRD和nWR連接nHDSl和nHDS2作為數(shù)據(jù)選通信號(hào)來(lái)鎖存有效的HCNTLO／1、HBIL和HR／W信號(hào)。nINTl作為輸入，與HPI口的主機(jī)中斷信號(hào)nHINT相連。nHCS一直接地，而nHAS口和ALE口相連接，在HCNTL0／I、HBIL和HR／W信號(hào)有效之后，設(shè)置nHDSl為低電平，則實(shí)現(xiàn)了讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)選通，從而完成C51對(duì)VC5402HPI口的讀寫(xiě)操作。在數(shù)據(jù)交換過(guò)程中，C51向HPI發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)置VC5402的HPI控制寄存器HPIC中的DSPINT位為l來(lái)中斷VC5402。C51接收來(lái)自HPI的數(shù)據(jù)時(shí)通過(guò)查詢方式，當(dāng)VC5402DSP準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，置nHINT信號(hào)為低；C51查詢到nlNTl為低時(shí)，調(diào)用接收數(shù)據(jù)子程序來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收。

C51與VC5402的并行連接如圖5所示。

主機(jī)接收和發(fā)送初始化程序(以圖5連接為例)：

RTITEADDRESS：；寫(xiě)入VC5402存儲(chǔ)器地址信息

CLRP1．2

注：①HBlL腳在傳輸過(guò)程中指示當(dāng)前字節(jié)為第l還是第2字節(jié)。

②為方便DSP自舉引導(dǎo)加載程序．常采用將nHlNT腳直接與INT2

腳相連。

圖5AT89C51與V05402的并行連接

SETBP1．3；主機(jī)可讀寫(xiě)HPlA地址寄存器

CLRP1．0；主機(jī)要求寫(xiě)選通HPI一8

MOVP0，A；寫(xiě)入8位地址

CALLDELAY；等待地址寫(xiě)入完成

READDATA：；讀出VC5402存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)信息

SETBP1．2

CLRP1．3；主機(jī)可讀寫(xiě)HPID數(shù)據(jù)寄存器

SETP1．0；主機(jī)要求讀選通HPI一8

MOVA，P0；讀出8位數(shù)據(jù)

CALLDELAY；等待數(shù)據(jù)讀出完成

WRITEDATA：；寫(xiě)入VC5402存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)信息

SETBPl．2

CLRP1．3；主機(jī)可讀寫(xiě)HPID數(shù)據(jù)寄存器

CLRP1．0；主機(jī)要求寫(xiě)選通HPI一8

MOVP0，A;寫(xiě)入8位數(shù)據(jù)

CALLDELAY；等待數(shù)據(jù)寫(xiě)入完成

不管是串行連接還是并行連接，都要考慮到VC5402是采用3．3V供電，C51采用5V供電。兩者之間存在信號(hào)電平的差異而不能直接相連，應(yīng)互連接口隔離器件。

結(jié)語(yǔ)

在SCI串行通信調(diào)試中，發(fā)現(xiàn)由于DSP的運(yùn)行頻率在100MHz左右，造成內(nèi)部數(shù)據(jù)時(shí)鐘CLKG過(guò)快，不能與C51串口采樣頻率保持一致，需要軟件加以處理，這樣會(huì)額外消耗DSP資源。因此可以考慮將發(fā)送時(shí)鐘CLKX和接收時(shí)鐘CLKR接外部時(shí)鐘源(慢于DSP時(shí)鐘)，以保證與C51串口采樣頻率的一致。另外在并行通信的調(diào)試中，可以知道通過(guò)HPI-8口并行通信完全沒(méi)有硬件和軟件開(kāi)銷(xiāo)，由DSP自身的硬件來(lái)協(xié)調(diào)沖突，因此HPI-8口使用于與單片機(jī)構(gòu)件較好的主從雙CPU處理器平臺(tái)。