通用數(shù)字信號處理器（DSP）以其很強的數(shù)據(jù)處理能力使其在高速數(shù)字信號處理方面得到廣泛的應(yīng)用，但是它的通信接口控制能力比較弱。如TMS320C50，它有兩個串口，其中一個是TDM（Time Division Mulitipl），另外一個串口常被語音接口占用。當(dāng)TMS320C50獨立構(gòu)成一個處理單元時，往往需要與外設(shè)交換一些數(shù)據(jù)，通信能力弱就會影響DSP的應(yīng)用。在研制語音信號頻譜分析儀時，筆者以TMS320C50作為信號處理單元進(jìn)行快速傅立葉變換（FFT），然后將轉(zhuǎn)換的結(jié)果通過串口傳送到PC機顯示或作進(jìn)一步處理。由于系統(tǒng)的實時性要求較高，如何實現(xiàn)TMS320C50與PC機高速和可靠的通信問題就顯得更加重要。

1 異步通信芯片TL16C750

    對TI（德州儀器）的TMS320系列的數(shù)字信號處理器來說，設(shè)計串口的方法一般有兩種：第一種是利用通用的I/O口線XF和BIO來構(gòu)成串口，由軟件來設(shè)定波特率，在DSP不繁忙的情況下，往往采用這種方法；但是當(dāng)這兩種I/O線被占用或通信的實時性要求較高時，DSP應(yīng)該通過擴展異步通信芯片來實現(xiàn)高速串行通信。

    TL16C750是TI公司的異步通信芯片，其主要特點如下：

    ●管腳與TL16C550B/C兼容；

    ●可由軟件設(shè)定16字節(jié)或64字節(jié)的FIFO以減少CPU中斷；

    ●最高可達(dá)1M的波特率，其波特率發(fā)生器可編程；

    ●具有可編程的串行數(shù)據(jù)發(fā)送格式：

    數(shù)據(jù)位長度為5、6、7、8；

    具有偶校驗、奇校驗或無校驗?zāi)Ｊ剑?/span>

    停止位長度為1、1.5、2；

    ●采用44引腳PLCC（Plastic Leaded Chip Carrier）封裝。

1.1 TL16C750的引腳功能

    TL16C750的引腳圖如圖1所示，各主要引腳的功能說明如下：

    A0~A2：片內(nèi)寄存器的選擇信號；

    D0~D7：雙向8位數(shù)據(jù)線；

    CS0、CS1、CS2：輸入片選信號，當(dāng)CS0=CS1=1且CS2=0時，TL16C750被選中；

    ADS：是地址選通信號，該腳有效時，可將CS0、CS1、CS2及A0、A1、A2鎖存在TL16C750內(nèi)部；

    XIN、XOUT：外部時鐘端，該兩腳可接晶振或外部時鐘信號；

    RXRDY是接收準(zhǔn)備好信號，當(dāng)TL16C750已經(jīng)從串行輸入端接收了一個字符時，該信號失效，在中斷方式時可作為中斷請求信號；

    TXRDY是發(fā)送準(zhǔn)備好信號，當(dāng)TL16C750允許發(fā)送且發(fā)送緩沖區(qū)為空時，該信號有效，在中斷方式時可作為中斷請求信號。

1.2 TL16C750的片內(nèi)寄存器

    TL16C750內(nèi)部共有11個寄存器，這些寄存器分別用于實現(xiàn)通信參數(shù)的設(shè)置、對線路及MODEN的狀態(tài)訪問、數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收以及中斷管理等功能。編程人員可由A0、A1、A2三條片內(nèi)寄存器選擇線和線路控制寄存器的除法數(shù)鎖存器訪問位DLAB一起通過多路復(fù)用進(jìn)行訪問或控制TL16C750的任何一個寄存器。表1給出了訪問這些寄存器時DLAB和A0、A1、A2的狀態(tài)。因為接收/發(fā)送緩沖寄存器的DLAB、A0、A1、A2各位都相同，因此還必須通過讀/寫信號來加以區(qū)分：雞使用IN指令時，接收緩沖寄存器被訪問，雞使用OUT指令時，發(fā)送緩沖寄存器被訪問。

    下面對與TMS320C50和PC機通信有關(guān)的寄存器做一簡單介紹。

表1 TL16C750的片內(nèi)寄存器

    線路控制寄存器（LCR）用來存放串口傳送的二進(jìn)制位串行數(shù)據(jù)格式，LCR是一個8位寄存器，各位的定義如下：d0d1是字長選擇位，若d0d1=00，傳送的字長為5位；d0d1=01時字長為6；d0d1=10時字長為7；d0d1=11時字長為8。d2位是停止位選擇，，d2=0時停止位為1位；d2=1時停止位為1.5位。d3位是校驗有效位，d3=0時校驗有效；d3=1時校驗無效。d4是校驗類型位，d4=0時進(jìn)行奇校驗；d4=1時進(jìn)行偶校驗。d7位（DLAB）是鎖定特率發(fā)生器位，d7=1時訪問波特率因子寄存器；d7=0時訪問其它寄存器。

    線路狀態(tài)寄存器（LSR）用于記錄串行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收過程的狀態(tài)信息，CPU可在集體時候讀取這些信息。該寄存器的狀態(tài)位如表2所列。

表2 TL16C750寄存器的狀態(tài)位

    兩個8位波特率因子寄存器可構(gòu)成一個16位的波特率因子寄存器。TL16C750的內(nèi)部波特率發(fā)生器可產(chǎn)生發(fā)送數(shù)據(jù)的時鐘信號。波特率因子可以通過下列算式求出：

    波特率因子=基準(zhǔn)時鐘頻率/（16×波特率）

    這個波特率發(fā)生器可以利用比較通用的三種不同頻率產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的波特率。這三種不同的頻率為1.8432MHz、3.072MHz和8MHz。可以任意選擇寫入波特率因子的高字節(jié)和低字節(jié)的順序，但寫入前必須置線路控制寄存器（LCR）的d7（DLAB）位為1。寫入波特率因子后應(yīng)將線路控制寄存器的d7恢復(fù)為0，以便訪問其他寄存器。在外接晶振為1.8432MHz時，幾種常用的波特率所對應(yīng)的波特率因子寄存器的值如表3所列。

表3 波特率因子對應(yīng)的波特率因子寄存器的值

2 TMS320C50與PC機串行通信的硬件電路

    TMS320C50與PC機通信的硬件電路如圖2所示。圖中，TL16C750的CS0和CS1都接高電平，而CS2接TMS320C50的IS。IS是TMS320C50的外部I/O空間選擇線，它和PS（程序空間選擇）、DS（數(shù)據(jù)空間選擇）一起來確定CPU所訪問的空間。當(dāng)TMS320C50使用IN、OUT指令對TL16C750的內(nèi)部寄存器進(jìn)行訪問時，IS信號有效，TL16C750被選中。

    當(dāng)XIN、XOUT端外接1.8432MHz晶振時，TMS320C50以28400的波特率與PC機通信，所以波特率因子寄存器的低位的值應(yīng)為02H，高位值為00H.

    TL16C750的數(shù)據(jù)線D0~D7直接與TMS320C50的D0~D7數(shù)據(jù)線相連；TL16C750的片內(nèi)寄存器選擇線接TMS320C50的A0~A2。

    由于TL16C750的讀信號和寫信號保持時間的典型值均為40ns，因此可以將TMS320C50的WR和RD直接連到TL16C750的WR1和RD1，為了避免與其它I/O端口發(fā)生沖突，在硬件電路設(shè)計中，將TMS320C50的RD信號線與兩條高位地址線A15、A14及IS經(jīng)一個與非門后再接到TL16C750的RD1端。實踐證明：這樣的設(shè)計在解決地址沖突的基礎(chǔ)上對寫信號性能也有一定的改善作用。TMS320C50的讀信號也作了類似的處理。具體的電路如圖3所示。

    由于RS-232-C電路電平與CMOS電平不同，因此RS232驅(qū)動器與CMOS電平連接時必須經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換。本系統(tǒng)采用MAX3232完成這一功能，MAX3232具有一個專有的低壓降發(fā)送器輸出級，在其以雙電荷泵3.0~5.5V供電時，可獲得真正的RS-232性能。該器件只需4個0.1μF小型外接電容，可在維持RS-232輸出電平的情況下確保運行于120kb/s數(shù)據(jù)率，因此十分適合高速串行數(shù)據(jù)通信的場合。TL16C750的串行輸入線（SIN）和串行輸出線（SOUT）分別接MAX3232的R1OUT和T1IN，經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后由MAX3232的T1OUT和R1IN連接到PC機的串口。

    TL16C750與TMS320C50雖然可以通過查詢的方式工作，但這樣會降低系統(tǒng)的性能。筆者在本系統(tǒng)中利用RXRDY和TXRDY來引入外部中斷，從而使系統(tǒng)工作在中斷方式，這樣就保證了TMS320C50和PC機的高速通信。由圖2可知，RXRDY將產(chǎn)生外部0中斷（INT0），而TXRDY將產(chǎn)生外部1中斷（INT1）。

3 軟件設(shè)計

    該系統(tǒng)軟件設(shè)計包括PC機、TMS320C50及TL16C750的初始化和通信協(xié)議等。下面將結(jié)合本系統(tǒng)的硬件給出TMS320C50初始化TL16C750的程序。初始化的主要任務(wù)是設(shè)置操作所需要的參數(shù)，這些參數(shù)包括串行通信時數(shù)據(jù)串的數(shù)據(jù)位數(shù)、停止位數(shù)、奇偶校驗等。另外，還需要設(shè)置發(fā)送和接收的波特率及中斷方式。

    在本系統(tǒng)中，TL16C750的線路控制寄存器（LCR）的地址為8003H（A15=1，A14=0）。波特率設(shè)置為38400，波特率因子寄存器的高位是00H，低位為03H。通信格式為8位數(shù)據(jù)位，2位停止位，奇校驗，線路控制寄存器的值（LCR）為07H。系統(tǒng)工作在中斷方式，應(yīng)允許接收就緒中斷和發(fā)送緩沖區(qū)空中斷，相應(yīng)地，中斷允許寄存器的值亦設(shè)置為03H.具體程序如下：

    TEM-BUF EQU 80H

    AORG 40H

    INIT-TL16C750 ROVM

    LACK 80H；DLAB=1，設(shè)置波特率

    SACL TEM-BUF

    OUT TEM-BUF，8003H

    LACK 00H；波特率為38400，

    SACL TEM-BUF；16位波特率因子寄存器的值為0003>

    OUT TEM-BUT，8001H

    LACK 03H

    SACL TEM-BUF

    OUT TEM-BUF，8000H

    LACK 07H；通信格式設(shè)定，8位數(shù)據(jù)

    SACL TEM-BUF；2位停止位，奇校驗

    OUT TEM-BUF，8003H

    LACK 03H；設(shè)置中斷允許寄存器

    SACL TEM-BUF

    OUT TEM-BUF，8001H

4 結(jié)束語

    通過擴展串口完成TMS320C50與PC機通信時，其硬件接口簡單，數(shù)據(jù)傳送距離遠(yuǎn)、使用經(jīng)濟。該電路及其軟件經(jīng)與微機的通信實踐證明，在波特率為38400時可實現(xiàn)與PC機的可靠通信。