TMS320C32扩展异步串口的方法

    关键词：数字信号处理 异步串行接口 现场可编程逻辑阵列 电气传动控制

高速数字信号处理器(DSP)在现代工业控制中，特别是电气传动控制中的应用非常广泛。大量文献介绍的应用于电气传动控制的DSP使用的是TI公司的，TMS320系列DSP芯片，这其中又以TMX210C3X和TMS320F24X为主流应用产品。TMS320C32(以下简称为C32)是TMS320C3X系列产品中应用比较多的一种。主工业控制中，常常需要使用上位PC机来控制底层的DSP芯片，一般采用异步串行通信协议，使用RS-232或485来实现。C32自身带有的串口为同步串口。为了实现C32和PC机之间的串行口通信，必须扩展C32的全双工异步串口(UART)功能。

C32实现UART接口的方法有三种：

(1)使用C32的现有资源模拟串行口的功能；

(2)使用可编程芯片(例如FPGA)实现同步和异步协议的转换；

(3)使用专用的异步通信器件(ACE)实现，例如PC机上使用16C550系列实现UART。
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1 使用C32的现有资源模拟串行口的功能

通过使用两个通用I／O引脚、两个定时器和一个外部中断，可以用软件模拟UART的功能。使用中断实现软件模拟UART采用的通讯格式为：波特率9600bPs、8个数据位、一个停止位、无奇偶校验位。这种实现方法由Ted Fried高级计算机通信公司提供。

1．1 硬件

图1为硬件连接线图。接收线同时接到INT0和XFl引脚。起始位数据的下降沿触发外部中断INT0。传输线接到XFO引脚，使用上拉电阻输出。

图2

    1．2 软件

1．2．1 接收数据

根据UAHT协议，接收到的第一个数据是起始位，在软件中。起始位会触发一个外部中断INT0。害INT0的中断服务程序例程RXINT0中，定时器0首先玻装入一个时间常数，这个时间常数的定时时间等于半个数据位的延迟时间；然后装入定时器0的中断向量表，并允许定时器中断0，程序返回主程序，等待定时器0中断。如果定时器0触发中断，RX-TMR-INT(接收定时器中断)例程则开始技行接收工作。第一个定时时间为半个数捉位的时间．CPU在接收位的中间时刻采样XFI的数据，并且验证接收到的数据是否为一个低电平。如果验证正确，表示接收到的数据为一个起始位，就可以接收数据了。在接收数据时，重新装载定时器0的定时值为一个数据位的时间并且启动定时器0，程序返回主程序，等待定时器0中断的到来。

在随后的定时器0的服务程序中，实现了在接收位的中间时刻采样接收线的状态来得到实际数据。将这些接收到的数据移位到一个存储器单元中。在第9次中断时，对接收到的停止位进行验证。如果正确，软件执行一个陷阱中断，程序返回到主程序。如果不正确，调用BAD_STOP_BIT子程序进行相应的错误处理。接收数据被处理完后，重新允许外部中断0，等待下一个起始位的到来。

1．2．2 发送数据

发送数据例程开始于主程序装载一个数据到指定的存储器中，并且调用TX_MAIN例程。在这个例程中，状态定时器1的定时时间为一个数据位的时间，重新设置传输计数器的值，设置起始位，并且允许定时器l中断，返回主程序，等待定时器1中断的到来。只有传输计数器的值为0时，主程序才会允许重新装载下一个需要传输的数据到指定的存储器中。在定时器1的中断子程序TX_INT中，程序将要传输的数据(包含起始位、数据位和停止位)从XF0引脚上移位出去，直到传输计数器的值为0。

图3

    具体的程序代码请见参考文献[1]。

2 使用FPGA实现异步和同步串行接口间的协议转换

有许多应用需要使用硬件UART。使用FPGA可以将同