基于VK3366 的DSP 異步串行通信的設計

隨著數字信號處理技術和集成電路技術的不斷發展，數字信號處理器的可靠性也越來越高，應用亦越來越廣。在DSP應用系統中通常需要由DSP接受上位機的控制信號或進行下位機通信，最常見的方式是采用異步串行接口RS 232或RS4 22來實現。本文的信號采集模塊采用TMS320C6713B 芯片為例，但沒有集成UART接口，因此進行擴展異步串口通訊芯片或者配置McBSP以實現與其他串行設備高速異步通信。本文選擇異步串口擴展芯片VK3366進行擴展。

1 數據采集硬件系統設計

數據采集電路系統主要包括：數據信號處理TMS320C6713B 子系統、AIC32 音頻采集電路子系統和異步串口擴展芯片VK3366系統等，其邏輯框圖如圖1所示。音頻采集電路子系統負責采集外部語音信號，數字信號處理器TMS320C6713B子系統進行采集數據的信號處理，VK3366子系統負責系統接口擴展進行數據傳輸。

1.1 數字信號處理器子系統

TMS320C6713B(簡稱C6713)是美國德州儀器公司(TI)推出一款32位浮點型高速數字處理器DSP,它可在300 MHz的時鐘頻率下實現1 800 MIPS/2 400 MFLOPS的定點和浮點運算，極大滿足了高速數據采集與實時控制系統對信號處理速度的要求。采用2級Cache結構，片上共有264K×8 b存儲器。C6713的具有豐富的片上外設設備，已經在圖像處理、數字信號處理以及自動控制等領域得到了廣泛的應用。McASP接口可以外擴音頻芯片，32 b的外部存儲器接口(EMIF)可以外接異步設備、外擴存儲器設備，并可尋址512 MB的片外存儲空間，豐富的外設接口滿足本次設計的要求。

1.2 UART芯片VK3366基本特性

異步串口擴展芯片VK3366 是成都維肯科技研制的業界首款具備I2C/UART/SPI/8 位并行總線接口的4 通道UART擴展器件，該芯片在通信系統等實時性要求較高場合有良好的應用效果。其擴展子通道的UART具備以下功能特點：每個子通道UART的波特率、字長、校驗格式進行獨立設置，最高提供1 Mb/s的通信速率。每個子通道獨立設置工作模式，包括IrDA 紅外通信、RS 485自動收發控制、9位網絡地址自動識別、軟件/硬件自動流量控制和廣播接收等高級工作模式。每個子通道具備收/發獨立的16 BYTE FIFO,FIFO的中斷為4級可編程條件觸發點。提供一個子通道的調制解調器控制信號。無需采用地址線控制串口擴展方式，而是通過芯片內置的協議處理器實現多串口擴展，以減少C6713通用I/O 的使用個數，降低系統布線難度。本次設計通過模式選擇使VK3366實現一個8位并行數據總線與4 通道UART 串行總線數據通信相互轉換的功能。

1.3 VK3366的通信接口硬件設計

數據采集電路模塊中C6713B的2路SPI、I2C接口都已經被其他接口使用，因此選擇C6713 的外部存儲器(EMIF)接口來實現4 通道UART 串行總線數據擴展。

C6713的32位EMIF接口用于擴展外圍異步設備，EMIF接口包括數據線、地址線、讀/寫控制信號、片選空間等。C6713 上EMIF 共提供4 個外設片選空間CE[3:0].

UART 芯片VK3366 采用3.3 V 電源供電，使VK3366 與C6713B的EMIF直接連接，無需連接額外的電平轉化芯片，節約了空間。VK3366 選通信號CS 與C6713B 的CE3 直接相連，讀/寫信號WR,RD 與C6713B 的ARE,AWE 直接相連，從而將系統中地址0xB0000000~0xBFFFFFFF 分配給VK3366 芯片，以便按照統一編址來讀/寫VK3366的寄存器了。

VK3366的M0,M1引腳分別接高電平和地[1:0],即將VK3366 的主接口設置成8 位并行數據總線模式與4 通道UART串行總線數據通信模式相互轉換的工作模式。復位引腳通過上拉電阻接到3.3 V電源上，平時保持該引腳工作高電平。為了保證復位的可靠性，復位信號時間要保持20 ms以上。中斷引腳通過上拉電阻接到3.3 V電源上保持高電平，當全局中斷產生，引腳信號變成低電平。VK3366的中斷信號引腳與C6713的INT5相連。

VK3366的8位并口命令和數據是共用8位地址總線，通過其A0(數據/控制)信號引腳進行切換。4 個子通道的選擇通過命令字控制，在系統中僅占用2個地址空間，無需額外的通道指示信號線。本文設計電路中使用C6713的通用I/O口GP11引腳與VK336的A0引腳相連來進行數據/地址的控制選擇。VK3366 擴展模塊采用11.059 2 MHz晶體振蕩器。VK3366的4個子串口分別與語音模塊、GPS定位模塊、無線通訊模塊和手持顯示設備相連，具體模塊電路連接如圖2所示。

2 VK3366 異步通信軟件設計

VK3366異步通信軟件設計主要包括DSP 初始化、主函數、VK3366初始化和數據發送/接收等部分。C語言作為一種高級語言，具有清晰易懂、可維護性和可移植性好、通用性強等優點，尤其對算法的編寫更加容易，因此本文在TI公司CCS 3.3編譯環境下采用C語言進行軟件設計。

2.1 DSP初始化

C6713 上電后，首先要對DSP 的EMIF 進行配置。

本設計將CE3作為VK3366的片選，代碼如下：

*(int *)EMIF_CE3 = 0xffffff03;

即設置CE3部分為8位數據格式擴展，然后配置鎖相環PLL 寄存器，從而在不同部分產生不同時鐘，如DSP內核、內部外圍控制和外部存儲器接口等。

2.2 VK3366初始化

VK3366初始化主要包括以下兩部分：

(1)VK3366復位

VK3366為低電平復位，復位時或復位后，各子串口處于禁止收發狀態。VK3366的復位過程是通過上電后外接阻容來實現的。

(2)子串口配置

C6713B首先通過GP11口來選擇寄存器地址，然后通過接口全局控制寄存器對VK3366 進行配置。

VK3366 的寄存器為6 位地址編號，地址000000~111111,其中有7 個全局寄存器、10 個子串口寄存器。

為了實現DSPTMS320c6713 對VK3366 的準確控制，應配置VK3366相應寄存器。同時要嚴格按照VK3366的寫時序，如圖3所示。讀時序如圖4所示。

具體代碼如下：

實際信號處理卡電路板如圖5所示。

3 結語

本文主要闡述了基于異步串口芯片VK3366 擴展C6713 的串口理卡中的設計與實現。使用C 語言編寫VK3366的驅動程序，在CCS3.3編譯器上通過編譯，實現了C6713的串口擴展。本設計已在實際項目中得到應用，為DSP擴展串口通信提供了一種新的傳輸方式和途徑。