利用異步通信芯片16C552實現PC機與DSP的串行通訊

關鍵詞：16C552；串行通訊；異步

當實現ＰＣ機與ＤＳＰ的串行通訊時，通常可直接利用ＤＳＰ的串行通訊接口（ＳＣＩ）模塊和ＳＣＩ多處理器通訊協議（即空閑線路模式和地址位模式）來在同一串行線路中實現多個處理器之間的通訊，也可以采用ＳＣＩ異步通訊模式實現串行通訊。這兩種方式雖然都能方便地實現串行通訊，但它們都需占用系統較多的硬件和軟件資源，因而不適用于對實時性要求比較高且系統資源緊張的應用場合。筆者在研制電力有源濾波實驗系統中，由于采用了異步通訊芯片１６Ｃ５５２，從而成功解決了這個問題。本文將從電路結構和軟件編程兩個方面介紹該方案的實現方法。

１　１６Ｃ５５２簡介

１．１ 功能特點及結構框圖

１６Ｃ５５２是ＴＩ（ＴＬ１６Ｃ５５２）和ＶＬＳＩ（ＶＬ１６Ｃ５５２）等公司生產的異步通信芯片，具有兩個增強的通用異步通訊單元通道和一個增強的雙向打印機端口；支持ＴＬ１６Ｃ４５０和ＦＩＦＯ兩種模式，其１６字節的ＦＩＦＯ可減少ＣＰＵ中斷；每個通道都具有獨立的發送、接收、線路狀態和設置中斷功能，同時具有獨立的ＭＯ-ＤＥＭ控制信號、可編程的串行數據發送格式（包括數據位長度、校驗方式、停止位長度）和可編程波特率發生器；另外，每個通道的數據和控制總線還具有三態ＴＴＬ驅動功能。

ＴＬ１６Ｃ５５２ＡＭ是ＴＩ公司的６８腳ＰＬＣＣ（Ｐｌａｓｔｉｃ Ｌｅａｄｅｄ Ｃｈｉｐ Ｃａｒｒｉｅｒ）封裝芯片，其管腳及功能框圖如圖１所示。從圖中可以看出，它的串行口主要完成兩個功能，一是把外設或調制解調器接收來的串行數據轉換成并行數據；二是把ＣＰＵ的并行數據轉換成串行數據以便發送。在正常操作過程中，ＣＰＵ可以隨時讀取１６Ｃ５５２的狀態信息，以報告１６Ｃ５５２傳輸操作的類型和狀態，包括各種錯誤狀態，如奇偶校驗、溢出、幀錯誤和ＦＩＦＯ錯誤等。此外，１６Ｃ５５２還具有完整的ＭＯＤＥＭ控制功能，并有ＣＴＳ、ＲＴＳ、ＤＳＲ、ＤＴＲ、ＲＩ、ＤＣＤ等信號端。

１６Ｃ５５２具有一套完善的中斷系統，可以自動設定優先級。它的串行口和并行口都可以獨立地工作于中斷和查詢兩種工作方式。

１．２ １６Ｃ５５２的內部寄存器

１６Ｃ５５２內部有１２個單字節寄存器，這些寄存器占用了８個Ｉ／Ｏ口地址，其地址由Ａ０～Ａ２決定。其中有些寄存器共用一個Ｉ／Ｏ口地址，共用的Ｉ／Ｏ口可以通過讀／寫信號和線路控制寄存器（ＬＣＲ）的Ｄ７位（ＤＬＡＢ）來進行區分，具體描述見表１所列，需要說明的是：只有當１６Ｃ５５２的ＣＳ０或ＣＳ１為低電平時，串行通道才能被訪問。

表1 I6C552的內部寄存器

關于各寄存器內容的具體規定，限于篇幅，這里不作詳述，有興趣者可參看ＴＩ公司的相關產品資料介紹，但在串行通訊應用中，要重點搞清楚ＦＣＲ、ＬＣＲ、ＩＥＲ等幾個寄存器的內容。此外，在實際應用中，有時可能會忽視ＭＯＤＥＭ控制寄存器中的Ｄ４位，該位為自測試循環回送狀態控制位，利用它可以對串口的自測試進行控制，因此，在自測試進行完畢后，還應對該位進行復位，以保證系統的正常運行。

２　通訊系統硬件接口電路

本系統的硬件接口電路如圖２所示。其中，地址譯碼電路可以根據實際需要采用不同的電路實現。為了使系統使用靈活方便，本方案中采用一片ＣＰＬＤ來進行系統的地址分配。復位電路可以利用專用復位芯片，也可用上拉電阻方式實現。外接晶振可以自行選擇，然后根據晶振頻率設置除數鎖存器的高位和低位，從而獲得通訊系統正確的波特率，本系統中使用的晶振是８ＭＨｚ。此外，由于１６Ｃ５５２Ａ有兩個串行通道和一個標準并行口，它們相互之間的配合使用在硬件和軟件上都要加以注意。建議將不用端口的片選接到高電平（１６Ｃ５５２Ａ的片選為低電平有效），以免出現錯誤。

３　串行通訊軟件設計

３．１ 通訊協議

本設計的通訊協議包括以下幾點：

（１）波特率為９６００。

（２）通訊命令由２個字節構成：第一個字節是同步字節０ＸＦＦ；第二個字節是命令碼，主要用來指示各種控制命令。

（３）每個字節包括８位數據位和１位停止位，無校驗。

（４）在通訊過程中，上位機向ＴＭＳ３２０Ｆ２４３發送同步命令，ＴＭＳ３２０Ｆ２４３接收到后立即應答，若應答錯誤則重發。

（５）通訊程序向ＴＭＳ３２０Ｆ２４３發送控制命令時，ＴＭＳ３２０Ｆ２４３返回接收正確應答信號；通訊程序向ＴＭＳ３２０Ｆ２４３查詢系統參數命令時，ＴＭＳ３２０Ｆ２４３按照規定格式返回所需數據。

ＰＣ機和ＴＭＳ３２０Ｆ２４３均采用異步通訊方式，ＰＣ機采用事件驅動方式來接收數據，ＴＭＳ３２０Ｆ２４３采用中斷方式接收數據，而用查詢方式發送數據。

３．２ 上下位機通訊軟件設計

在ＰＣ機上編寫串行通訊程序至少有三種方法，分別為匯編語言、Ｃ語言和Ｖｉｓｕａｌ系列通訊控件（ＭＳＣｏｍｍ）。相比較而言，Ｖｉｓｕａｌ系列通訊控件能夠用少量的代碼輕松高效地完成編程任務。實際應用中，可用以Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ（簡稱ＶＢ）６．０中的通訊控件ＭＳＣｏｍｍ為基礎編寫ＰＣ機的串行通訊程序，而用匯編語言編寫下位機（Ｆ２４３）軟件。上、下位機的串口程序流程分別如圖３和圖４所示。 １６Ｃ５５２的初始化程序如下：

;ＴＨＥ １６Ｃ５５２ ＩＮＩＴＩＡＬＩＺＡＴＩＯＮ ＰＲＯＧＲＡＭ

Ｃ５５２_ＩＮＩＴ:

ＬＤＰ ＃００ｈ

ＳＰＬＫ ＃８３ｈ,ＧＳＲ０

ＯＵＴ ＧＳＲ０,０Ｅ００３ｈ ;設置ＬＣＲ

ＳＰＬＫ ＃３４ｈ,ＧＳＲ０

ＯＵＴ ＧＳＲ０,０Ｅ０００ｈ ;設置ＤＬＬ

ＳＰＬＫ ＃００ｈ,ＧＳＲ０

ＯＵＴ ＧＳＲ０,０Ｅ００１ｈ ?; 設置ＤＬＭ

ＳＰＬＫ ＃０３ｈ,ＧＳＲ０

ＯＵＴ ＧＳＲ０,０Ｅ００３ｈ ?; 設置ＬＣＲ

ＳＰＬＫ ＃０８ｈ,ＧＳＲ０

ＯＵＴ ＧＳＲ０,０Ｅ００４ｈ ?; 設置ＭＣＲ

ＳＰＬＫ ＃０１ｈ,ＧＳＲ０

ＯＵＴ ＧＳＲ０,０Ｅ００２ｈ ?; 設置ＦＣＲ

ＳＰＬＫ ＃０１ｈ,ＧＳＲ０

ＯＵＴ ＧＳＲ０,０Ｅ００１ｈ ? ;設置ＩＥＲ

ＲＥＴ

圖4

４　結束語

本文對使用異步通信芯片１６Ｃ５５２實現ＰＣ機與ＤＳＰ之間的串行通訊方法進行了研究，筆者已開發了其串行通訊軟件，并在實驗中調試通過。該軟件不僅使用靈活方便，而且可以利用１６Ｃ５５２的ＦＩＦＯ模式實現大數據量的收發，從而減少了對ＤＳＰ的中斷，緩解了系統資源緊張的情況。