通用數(shù)字信號(hào)處理器DSP以其很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力使其在高速數(shù)字信號(hào)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；例如TMS320VC5402帶有2個(gè)串口，串口常被語音接口占用。當(dāng)TMS320VC5402獨(dú)立構(gòu)成一個(gè)處理單元時(shí)，往往需用與外設(shè)交換一些數(shù)據(jù)，通信能力弱就會(huì)影響DSP 的應(yīng)用。在語音識(shí)別系統(tǒng)中，用TMS320VC5402采集和處理語音信號(hào)，然后將識(shí)別的結(jié)果通過串口傳送到PC機(jī)作具體控制處理。由于系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求較高，如何實(shí)現(xiàn)TMS320Vc5402與PC機(jī)高速和可靠的通信問題就變得尤為重要。

　　作為一個(gè)實(shí)際的DSP應(yīng)用系統(tǒng)，為了實(shí)現(xiàn)UART功能，必須通過外電路的擴(kuò)展來完成，可以用可編程邏輯器件來實(shí)現(xiàn)該功能，即利用C5402的XF、BIO通用I/O口構(gòu)成串口，由軟件來設(shè)計(jì)波特率，但CPU比較繁忙時(shí)不適合這種方法。本文是采用一片TI公司的TL16C750來完成的。

　　1 異步通信芯片TL16C750

　　異步通訊芯片TL16C750具有集成度高、使用方便、兼容性好等特點(diǎn)。它的串口主要完成2項(xiàng)功能，即把從外部設(shè)備或調(diào)制解調(diào)器接收進(jìn)來的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)，以及把CPU的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)以利發(fā)送。在正常操作的過程中，CPU每時(shí)每刻都可以讀TL16C750的完成狀態(tài)。狀態(tài)信息TL16C750傳輸操作的類型和狀態(tài)，還包括錯(cuò)誤狀態(tài)，如奇偶校驗(yàn)、溢出、格式錯(cuò)誤或停頓指示等。另外TL16C750還具有完整的調(diào)制解調(diào)器控制功能，包括：允許發(fā)送（CTS）；請(qǐng)求發(fā)送（RTS）；數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備好（DSR）；數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好（DTR）；振鈴指示（RI）；載波檢測(cè)（DCD）。

　　TL16C750異步通信芯片主要特點(diǎn)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；

　　●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(zhǎng)度為5、6、7、8;

　　具有偶校驗(yàn)、奇校驗(yàn)或無校驗(yàn)?zāi)Ｊ剑?/P>

　　停止位長(zhǎng)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(hào)；

　　D0~D7:雙向8位數(shù)據(jù)線；

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

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

　　XIN、XOUT:外部時(shí)鐘端，該兩腳可接晶振或外部時(shí)鐘信號(hào)；

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

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

　　1.2 TL16C750的片內(nèi)寄存器

　　TL16C750內(nèi)部共有11個(gè)寄存器，如表1所示。這些寄存器分別用于實(shí)現(xiàn)通信參數(shù)的設(shè)置、對(duì)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(gè)寄存器。表1給出了訪問這些寄存器時(shí)DLAB和A0、A1、A2的狀態(tài)。因?yàn)榻邮?發(fā)送緩沖寄存器的DLAB、A0、A1、A2各位都相同，因此還需要通過讀/寫信號(hào)來加以區(qū)分：雞使用IN指令時(shí)，接收緩沖寄存器被訪問，雞使用OUT指令時(shí)，發(fā)送緩沖寄存器被訪問。

　　下面對(duì)與TMS320C50和PC機(jī)通信有關(guān)的寄存器做一簡(jiǎn)單介紹。

　　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(gè)8位寄存器，各位的定義如下：d0d1是字長(zhǎng)選擇位，若d0d1=00,傳送的字長(zhǎng)為5位；d0d1=01時(shí)字長(zhǎng)為6;d0d1=10時(shí)字長(zhǎng)為7;d0d1=11時(shí)字長(zhǎng)為8.d2位是停止位選擇，d2=0時(shí)停止位為1位；d2=1時(shí)停止位為1.5位。d3位是校驗(yàn)有效位，d3=0時(shí)校驗(yàn)有效；d3=1時(shí)校驗(yàn)無效。d4是校驗(yàn)類型位，d4=0時(shí)進(jìn)行奇校驗(yàn)；d4=1時(shí)進(jìn)行偶校驗(yàn)。d7位（DLAB）是鎖定特率發(fā)生器位，d7=1時(shí)訪問波特率因子寄存器；d7=0時(shí)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(shí)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(gè)8位波特率因子寄存器可構(gòu)成一個(gè)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(shí)鐘信號(hào)。波特率因子可以通過下列算式求出：

　　波特率因子=基準(zhǔn)時(shí)鐘頻率/（16×波特率）

　　這個(gè)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(shí)，幾種常用的波特率所對(duì)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(duì)應(yīng)的波特率因子寄存器的值

　　2 TMS320C50與PC機(jī)串行通信的硬件電路

　　TMS320C50與PC機(jī)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(duì)TL16C750的內(nèi)部寄存器進(jìn)行訪問時(shí)，IS信號(hào)有效，TL16C750被選中。

　　當(dāng)XIN、XOUT端外接1.8432MHz晶振時(shí)，TMS320C50以28400的波特率與PC機(jī)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(hào)和寫信號(hào)保持時(shí)間的典型值均為40ns,因此將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(jì)中，將TMS320C50的RD信號(hào)線與兩條高位地址線A15、A14及IS經(jīng)一個(gè)與非門后再接到TL16C750的RD1端。實(shí)踐證明：這樣的設(shè)計(jì)在解決地址沖突的基礎(chǔ)上對(duì)寫信號(hào)性能也有一定的改善作用。TMS320C50的讀信號(hào)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(dòng)器與CMOS電平連接時(shí)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(gè)專有的低壓降發(fā)送器輸出級(jí)，在其以雙電荷泵3.0~5.5V供電時(shí)，可獲得真正的RS-232性能。該器件只需4個(gè)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(yùn)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(chǎng)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(jī)的串口。

　　TL16C750與TMS320C50雖然可以通過查詢的方式工作，但這樣會(huì)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(jī)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(jì)

　　該系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括PC機(jī)、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(shí)數(shù)據(jù)串的數(shù)據(jù)位數(shù)、停止位數(shù)、奇偶校驗(yàn)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(yàn)，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：

　　4 結(jié)束語

　　通過擴(kuò)展串口完成TMS320C50與PC機(jī)通信時(shí)，其硬件接口簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)傳送距離遠(yuǎn)、使用經(jīng)濟(jì)。該電路及其軟件經(jīng)與微機(jī)的通信實(shí)踐證明，在波特率為38400時(shí)可實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)的可靠通信。