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TMS320C54XX系列DSP与PC机间串行通信的实现

2015-12-04 01:17 摘要：目前大多数数字信号处理器（DSP）芯片上未提代通用异步串行收发器（UART），只提供2～3个同步串行接口，其与微机及其它设备进行串行通信时，必须在DSP上扩展异步串行接口。以美国TI公司TMS320C54XX系列DSP为例，采用MAXIM公司的MAX3111异步串行收发器，研究了理想的接口扩展方案。论述了这种方案的软、硬件实现。该方案硬件连接简单，软件编程方便，可实现DSP与PC机间的串行通信，具有很高的工程应用价值。

DSP在电子工业领域得到了越来越广泛的应用。在DSP应用系统设计中，必不可少的是各种通信接口的设计。与并行接口相比，串行接口的最大特点是减少了器件引脚数目，降低了接口设计复杂性。串行数据传输可分为同步和异步两种模式。通用PC机的RS-232接口为通用异步接口UART（Universal Asynchronous Receiver and Transmitter），而MOTOROLA公司的串行外围设备接口SPI、队列SPI（QSPI）、PHILIPS公司的内部IC总线（I2C），National公司的微总线（MICROWIRE）均为同步串行协议。

目前几乎所有的数字信号处理器都提供了一个或多个串行接口，然而，多数DSP芯片提供的是同步串口。在实际的应用中，也需要DSP能够与外设进行异步串行通信，如与PC机进行串行数据传输就要求DSP系统具UART串行接口。针对这种情况，本文研究并实现了一种简单、可靠的异步串口扩展方法。

1 扩展方案

综合分析DSP应用系统中扩展异步串行接口的方案，其基本方法和优缺点如下：

（1）在DSP的并行总线上扩展UART芯片（如TI公司的TL16C552），用硬件实现异步数据传输。优点是软件实现简单，缺点是在总线上还需扩展其它设备，这样做使目标系统复杂化，增大系统体积。

（2）利用DSP的McBSP和DMA，在不扩展其它硬件的情况下，用软件实现异步数据传输格式。这种方法的优点在于硬件简单，但软件复杂，加大了CPU的负担，所以不适合通信数据量大的场合。

（3）利用DSP的McBSP同步串行接口，在扩展适当硬件的情况下，将同步数据变换为UART异步数据格式进行传输。这样，就充分利用了DSP的片上资源，使硬件系统尽量简单化。

综合考虑硬件连接和软件编程的方便性，本文采用第三种方案，应用美国MAXIM公司的MAX3111串行异步收发器，与DSP的McBSP口直接连接。硬件上无需任何其它外围器件，同时由于异步数据的发送和接收由MAX3111以硬件方案实现，所以软件编程需要考虑的也只是DSP与MAX3111之间的同步数据通信。这样，用最简单的硬件连接和软件编程就能实现同步到异步的串行数据格式转换。

2 SPI接口协议及DSP的多通道缓冲串行接口

2.1 SPI接口协议

串行外围设备接口（SPI）是MOTOROLA公司提出的一个同步串行外设接口，允许CPU与各种外围接口器件以串行方式进行通信、交换信息。它使用4条线：串行时钟线（SCK）、主机输入/从机输出线（MISO）、主机输出/从机输入线（MOSI）、低电平有效的使能信号线（CS）。这样，仅需3～4根数据线和控制线即可扩展具有SPI接口的各种I/O器件。其典型的接口示意图如图1所示。

2.2 McBSP的功能与特点

TMS320C54XX系列DSP芯片都具有2～3个高速、全双工、多通道缓冲串行接口（McBSP），其方便的数据流控制可使其与大多数同步串行外围设备接口。McBSP是在标准串行接口的基础上对功能进行扩展的，除具有标准串口的功能特点外，其灵活性体现在如下几个方面：

（1）双缓冲区发送，三缓冲区接收，允许连续数据流传输；