TMS320VC5402串行通信接口設計

　　近年來，ＤＳＰ在電子、通信和控制領域得到了非常廣泛的應用，在ＤＳＰ應用系統設計中與上、下位機的通信必不可少。目前幾乎所有的ＤＳＰ都提供一個或多個串口，然而，多數ＤＳＰ芯片提供的是同步串口，在實際的應用中，ＤＳＰ要能夠與外設進行異步串行通信，如與ＰＣ機進行串行數據傳輸就要求ＤＳＰ系統具ＵＡＲＴ串行接口。另外，由于單片機控制靈活方便、便于鍵盤及顯示的擴展，使得其與ＤＳＰ結合的更加緊密。針對這種情況，本文研究并實現了ＤＳＰ與ＰＣ機及單片機通信接口的擴展。

　　１　ＳＰＩ接口協議

　　串行外圍設備接口（ＳＰＩ）是ＭＯＴＯＲＯＬＡ公司提出的一個同步串行外設接口，以主從方式工作，允許ＣＰＵ　與各種外圍接口器件以串行方式進行通信、交換信息。接口包括４條線：串行時鐘線（ＳＣＫ）、主機輸入／從機輸出線（ＭＩｓＯ）、主機輸出／從機輸入線（ＭＯＳＩ）、低電平有效的使能信號線（／ＳＳ）。這樣，僅需３～４根數據線和控制線即可擴展具有ＳＰＩ接口的各種Ｉ／Ｏ器件。

　　２　ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２與ＰＣ機的異步串口通信

　　２．１　ＭｃＢＳＰ的功能與特點

　　ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２芯片具有２個高速、全雙工、多通道緩沖串行接口（ＭｃＢＳＰ），其方便的數據流控制可使其與大多數同步串行外圍設備接口。ＭｃＢＳＰ通過６個引腳（ＢＤＸ、ＢＤＲ、ＢＣＬＫＸ、ＢＣＬＫＲ、ＢＦＳＸ　和ＢＦＳＲ）與外設接口。

　　ＭｃＢＳＰ串口工作于時鐘停止模式時與ＳＰＩ協議兼容。此時，發送器和接收器在內部得到同步，ＭｃＢＳＰ可作為ＳＰＩ的主設備或從設備。發送時鐘信號（ＢＣＬＫＸ）對應于ＳＰＩ協議中的串行時鐘信號（ＳＣＫ），發送幀同步信號對應于從設備使能信號（／ＣＳ）。在這種方式下對接收時鐘信號（ＢＣＬＫＲ）和接收幀同步信號（ＢＦＳＲ）不進行連接，因為它們在內部分別與ＢＣＬＫＸ和ＢＦＳＸ相連。ＭｃＢＳＰ工作于ＳＰＩ模式的主機時，與ＳＰＩ從設備接口如圖１所示。

　　圖１　ＭｃＢＳＰ作為ＳＰＩ的主設備

　　２．２　ＭＡＸ３１１１通用異步收發器

　　ＭＡＸ３１１１通用異步收發器是ＭＡＸＩＭ　公司為微處理系統設計的通用異步收發器ＵＡＲＴ，包括振蕩器、可編程波特率發生器、可屏蔽的中斷源、８字節的接收ＦＩＦＯ緩沖器和兩個ＲＳ２３２電平轉換器。它應用ＳＰＩ接口技術直接與主控制器進行通信，通信速率可達２３０　Ｋｂ／ｓ，無需再接入普通的ＭＡＸ２３２進行電平轉換，即可應用一個芯片實現微控器與ＰＣ機或其它設備之間的異步數據傳輸。

　　２．３　ＤＳＰ與ＭＡＸ３１１１的接口設計

　　由于ＭＡＸ３１１１是３．３　Ｖ器件，ＤＳＰ的ＭｃＢＳＰ串行接口工作于ＳＰＩ模式時可直接與ＭＡＸ３１１１連接，實現與ＲＳ２３２設備異步數據傳輸。此時ＤＳＰ作為ＳＰＩ協議中的主設備，發送時鐘信號（ＢＣＬＫＸ）作為ＭＡＸ３１１１的串行時鐘輸入，發送幀同步脈沖信號（ＢＦＳＸ）作為ＭＡＸ３１１１的片選信號（／ＣＳ）。ＢＤＸ與ＤＩＮ　連接作為發送數據線，ＢＤＲ與ＤＯＵＴ　連接作為接收數據線。ＭＡＸ３１１１的ＴＸ　與ＴＩＩＮ連接，ＲＸ與Ｒ１ＯＵＴ連接，以便利用其片內的轉換

　　器實現ＵＡＲＴ到ＲＳ２３２電平的轉換。ＭＡＸ３１１１的中斷信號（ＩＲＱ）與ＤＳＰ的外部中斷ＩＮＴＯ相連，其接口電路如圖２所示。這樣硬件上無需任何其它外圍器件，由于異步數據的發送和接收由ＭＡＸ３１１１以硬件方案實現，所以軟件編程只需考慮ＤＳＰ與ＭＡＸ３１１１之間的同步數據通信。

　　圖２　ＤＳＰ與ＭＡＸ３１１１的接口電路

　　在ＳＰＩ串行協議中，主設備提供時鐘信號并控制數據傳輸過程，必須對ＭｃＢＳＰ初始化并設定適當的工作方式才能保證與ＭＡＸ３１１１的時序相配合，設計中采用ＭｃＢＳＰ的時鐘停止模式２（ＣＬＫＳＴＰ＝１１　ｂ，ＣＬＫＸＰ＝０）　。

　　３　ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２與ＡＴ８９Ｓ５１單片機的串口通信

　　ＤＳＰ主機接口ＨＰＩ具有強大功能的智能外設，主要用于ＤＳＰ與其它總線或ＣＰＵ進行連接。ＤＳＰ與單片機的接口通常采用ＨＰＩ來實現，但要外加電平轉換，硬件電路較復雜。這里采用Ｃ５４０２通過ＳＰＩ總線與ＡＴ８９Ｓ５１單片機進行數據通信，但由于后者不帶ＳＰＩ總線接口，故采用軟件模擬ＳＰＩ串行時鐘及輸入、輸出數據。

　　圖３　ＤＳＰ與８９Ｓ５ｌ單片機的接口電路

　　ＤＳＰ與ＡＴ８９Ｓ５１單片機的接口如圖３所示。ＤＳＰ通過ＭＯＳＩ引腳將要傳送的數據寫到主機的發送數據寄存器ＤＸＲ，啟動發送過程，在同步時鐘ＢＣＬＫＸ的控制下將待發的數據從高位到低位逐位送到單片機接收引腳ＲＸＤ，當ＲＸＤ接受移位完畢時產生中斷，通知主機數據發送完畢。值得注意的是，單片機接收數據時是低位在前，高位在后。對于從機而言，在同步時鐘的節拍下將從機移位寄存器ＳＢＵＦ中的數據逐位經ＭＩＳＯ移到主機的接收數據寄存器ＲＳＲ，再拷貝這些數據到接收緩沖寄存器ＲＢＲ中，最后再送到ＤＲＲ，當一個完整的數據塊接收完后置中斷標志，通知從機數據接收完畢。

　　４　結論

　　本文介紹了利用ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２的２個ＭｃＢＳＰ擴展與ＰＣ機和５１系列單片機的通信，硬件設計簡單可靠，實用性強，軟件上僅需對ＭｃＢＳＰ進行設置和編程，實現起來非常容易。在足球機器人模型識別與控制過程中完成了ＰＣ機、ＤＳＰ和單片機的實時通信，效果良好。