基于高速数字信号处理器与计算机串口通信方法的研究分析 计算机科学与技术专业VIP专享VIP免费

基于高速数字信号处理器与计算机串口通信方法的研究1引言数字信号处理器（DigitalSignalProcessor,DSP）有高速数字信号处理等特点，软件运行采用了流水线作业方式，指令周期为ns级，字长可以是16位、32位或64位，能够实现整数或浮点数的实时处理，在图形图像处理、高精度测量控制、高性能仪器仪表等众多领域得到越来越广泛的应用。在许多场合，往往需要把DSP采集处理后的数据传送给PC机进行存储和进一步处理，通过PC机的RS-232异步串行口通信是一种简单易行的方法。但DSP的种类繁多，硬件不兼容，指令不统一，即使同一厂商推出的芯片，其功能和性能也差异很大。运行速度一般很高，有些DSP的指令周期仅为0.05ns[1]，字长多为32位或更长，I/O电平多为3.3V，即使有些DSP中设置了串行口，其串口的引脚数目、通信速率、工作方式、接口电平等与PC机的RS232口也有着很大的差异，这对DSP与PC机RS232口的通信带来了一定的困难。采用德克萨斯仪器公司（TexasInstrument,TI）于2001年推出的新一代高性价比DSP—TMS320VC33实现了与PC机RS232口的通信。选择该芯片实现与RS232口通信的意义在于：第一，在目前的几十家DSP生产商中，TI是最大的供应商，占到市场份额的50%以上[1]；第二，TMS320VC33是该公司性价比最高的芯片；第三，该芯片的I/O电平、字长、运行速度、串口功能代表了许多DSP的共同特点。因此，TMS320VC33与PC机RS232通信的实现方法对其它类型的DSP有许多可供参考之处。2采用通用I/O引脚实现串行通信PC机的RS-232口没有时钟信号，只能按照设定的固定波特率传送。通过PC机的RS-232串行口进行通信采用三线式接法，即只需连接RX（数据接收）、TX（数据发送）、GND（地）三个引脚。PC机按帧格式发送、接收数据，一帧通常包括1位起始位（“0”电平）、5-8位数据位、1位（或无）校验位、1位或1位半停止位（“1”电平）。起始位表示数据传送开始，数据位是低位在前，高位在后，停止位表示一帧结束。而VC33的串口帧格式与PC机不同，它没有起始位和停止位，只有数据位，而且是高位在前，因此要想利用VC33的通用I/O引脚实现串行通信，必须针对RS232的通信协议编写相应的DSP程序，同时这一工作又与所采用的DSP硬件资源有关。VC33共有10个引脚可配置为通用I/O引脚，其中XF0和XF1是专用的通用I/O引脚，通过软件设计可使这两个专用I/O引脚与PC机RS232实现串行通信，其电路结构如图1所示。图1通用I/O引脚与PC机RS232口的连接图图中采用MAX202作为RS232C电平与TTL电平的转换芯片，即R1in、T1out为RS232C电平，R1out、T1in为TTL电平，但由于VC33能够承受的最高电压为4.5V[2]，所以作为输入引脚使用的XF0和INT2不能直接与R1out相连，为了简化结构，采用了电阻分压的方式，使这两个引脚上的高电平为3.3V，这就保证了VC33不被损坏。XF1是VC33的输出引脚，可以与MAX202的T1in引脚直接相连。图1中VC33的INT2引脚为外部中断脚，MAX202的R1out经电阻分压后同时连接到INT2和XF0，这样可以利用传输的第一位触发VC33的外部中断。这种传输方式的传输速率及传输位数都是在软件中控制的。实现这种方案的关键是软件设计，在本系统中设计的传输软件不仅灵活性很高，并且在一定程度上降低了误码率。利用VC33内部定时器和中断标志寄存器IOF来完成软件设计。数据接收和发送流程基本相同，下面以图2的数据接收流程来说明数据传输过程（假设已经对系统进行了初始化）。设传输速率为9600bit/s，一个起始位（“0”），8位数据位，一个终止位（“1”）。开始位只定时半位的时间，第一位以后的定时周期设置为一个位的时间，这就保证了每一位都是在中间采样，这是与传统RS232串口传输方式最大的不同，也是设计这种传输方式的一个特点，这种方法有利于降低传输的误码率。当数据的起始位到来时就触发VC33的INT2中断，进入INT2中断服务子程序后，首先关掉INT2中断，设置传输的字节长度Rx=0AH，开定时器0（TIMER0）的中断。当进入定时器0中断服务子程序后，先判断Rx是不是0Ah，即判断是不是传输起始位，若Rx＝0Ah，表明传输的是数据起始位，同时要判断XF0管脚的状态是“0”还是“1”，如果此时XF0管脚上的状态是“1”，则可以判定数...