DSP與單片機(jī)通信的多種方案設(shè)計

DSP與單片機(jī)通信的多種方案設(shè)計

DSP與單片機(jī)通信的多種方案設(shè)計

摘 要：基于嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的需要，提出TMS320VC5402 DSP與AT89C51單片機(jī)通信的三種設(shè)計方案。利用TMS320VC5402的多通道緩沖串口MCBSP分別實(shí)現(xiàn)TMS320VC5402與AT89C51的SCI和SPI串行通信，以及通過TMS320VC5402的8位增強(qiáng)主機(jī)接口HPI一8實(shí)現(xiàn)TMS320VC5402與AT89C5l并行通信。就硬件接口電路和軟件編程進(jìn)行詳細(xì)的闡述。

關(guān)鍵詞：單片機(jī) DSP MCBSP HPI

　

將DSP和單片機(jī)構(gòu)成雙CPU處理器平臺，可以充分利用DSP對大容量數(shù)據(jù)和復(fù)雜算法的處理能力，以及單片機(jī)接口的控制能力。而DSP與單片機(jī)之間快速正確的通信是構(gòu)建雙CPU處理器的關(guān)鍵問題。下面就此問題分別設(shè)計串行SCI、SPI和并行HPI三種連接方式。

　

1 串行通信設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

1 1 SCI串行通信設(shè)計

1.1.1 多通道緩沖串行口McBSP原理

TMS320VC5402(簡稱VC5402)提供了2個支持高速、全雙工、帶緩沖、多種數(shù)據(jù)格式等優(yōu)點(diǎn)的多通道緩沖串行口McBSP。MCESP分為數(shù)據(jù)通路和控制通路。①數(shù)據(jù)通路負(fù)責(zé)完成數(shù)據(jù)的收發(fā)。CPU或DMAC能夠向數(shù)據(jù)發(fā)送寄存器DXR寫入數(shù)據(jù)，DXR中的數(shù)據(jù)通過發(fā)送移位寄存器XSR輸出到DX引腳。DR引腳接收數(shù)據(jù)到接收移位寄存器RSR，再復(fù)制到接收緩沖寄存器RBR，最后復(fù)制到數(shù)據(jù)接收寄存器DRR。這兩種數(shù)據(jù)多級緩沖方式使得數(shù)據(jù)搬移和片外數(shù)據(jù)通信能夠同時進(jìn)行。②控制通路負(fù)責(zé)內(nèi)部時鐘產(chǎn)生，幀同步信號產(chǎn)生，信號控制和多通道選擇。另外．還具有向CPU發(fā)送中斷信號和向DMAC發(fā)送同步事件的功能。MCBSP時鐘和幀同步信號通過CLKR、CLKX、FXR、FSX引腳進(jìn)行控制，接收器和發(fā)送器可以相互獨(dú)立地選擇外部時鐘和幀同步信號，也可以選擇由內(nèi)部采樣率發(fā)生器產(chǎn)生時鐘和幀同步信號。幀同步脈沖有效表示傳輸?shù)拈_始。

1.1.2 SCI串行接口設(shè)計

設(shè)置VC5402的McRSP輸出時鐘和幀同步信號由內(nèi)部采樣率發(fā)生器產(chǎn)生，內(nèi)部數(shù)據(jù)時鐘CLKG和幀同步信號FSG驅(qū)動發(fā)送時鐘CLKX和幀同步FSX(CLKXM=l，F(xiàn)SXM=l，F(xiàn)SGM=1)，輸入時鐘也由內(nèi)部采樣率發(fā)生器產(chǎn)生，內(nèi)部數(shù)據(jù)時鐘CLKG驅(qū)動接收時鐘CLKR(CLKRM=1)，同時由CPU時鐘驅(qū)動采樣率發(fā)生器(CLKSM=1)。考慮到AT89C51(簡稱C51)串口發(fā)送數(shù)據(jù)幀中第l位為起始位，因此可以利用該位驅(qū)動輸入幀同步信號FSR，同時要置忽略幀同步信號標(biāo)志為1。其中FSG幀同步脈沖寬度=(FWID 1)·CLKG；FSG幀同步脈沖周期=(FPER 1)·CLKG；采樣率發(fā)生器分頻系數(shù)(采樣率=波特率)=FIN／(CLKGDV 1)。

SCI串口連接如圖l所示。

1.1.3 波特率不一致的處理

VC5402初始化(以圖1為例)：

STM#SRGRl,SPSAl

STM#ooFEH，SPSDl；FSG幀同步脈沖寬度位為1個CLKG

；波特率為100 MHz／(0X(OFF)=392 156 b／s

STM#SRGR2，SPSAl

STM#3D00H,SPSDl;內(nèi)部采樣率發(fā)生器時鐘由CPU驅(qū)動

C51初始化：

MOV TMOD,#20H

MOVTLl,#FFH

MOVTHl，#FFH ；C51波特率=(2SMOD／32)*(fosc／12)一24 509 b／s

MOV SCON，#50H ；置串口方式l，每一幀10位數(shù)據(jù)．允許接收

MOV PCON，#80H ；設(shè)置SMOD=1

VC5402波特率／C51波特率=(392 156／24 509)=16．000 49

VC5402每發(fā)送16位數(shù)據(jù)，C51只采樣1位數(shù)據(jù)。在VC5402存儲器中開辟一個空間對每次發(fā)送的8位數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)展，1位擴(kuò)為16位，0為0000H，l為FFFFH，共擴(kuò)為128位。在數(shù)據(jù)頭部填加16位起始位0000H，數(shù)據(jù)尾部填加停止位FFFFH。在VC5402發(fā)送控制寄存器XCR中設(shè)置XWDLEN=000(1字含8位)，即可將要發(fā)送的8位數(shù)據(jù)封裝成1幀10字的數(shù)據(jù)。這也符合C51串口1方式下1幀10位的數(shù)據(jù)格式。C51以1／16的VC5402采樣速率接收數(shù)據(jù)，0000H采樣為0，F(xiàn)FFFH采樣為1，由此可以將接收到的200位恢復(fù)為8位數(shù)據(jù)，停止位進(jìn)入RB8。

C51每發(fā)送1位數(shù)據(jù)，VC5402要采樣為16位數(shù)據(jù)。C51一次發(fā)送的10位數(shù)據(jù)的起始位觸發(fā)VC5402的接收幀同步。由于VC5402以16倍C51的采樣速率接收數(shù)據(jù)，1位采樣為16位，0采樣為0000H，1采樣為FFFFH．只采樣發(fā)送來的10位中的前9位，9位封裝成144位，即接收的1幀數(shù)據(jù)完成。VC5402將收到的144位數(shù)據(jù)在開辟的存儲器空間存放，拋棄前16位，在剩下的128位里分成8組，每組16位。比較其中間的8位，若有4位以上為1，則該16位為1，反之則為0。由此將接收到的144位恢復(fù)為8位數(shù)據(jù)。

為了不讓CPU頻繁地被數(shù)據(jù)接收和發(fā)送打斷，將DMA和MCBSP聯(lián)合使用來控制數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。RRDY直接驅(qū)動MCBSP向DMAC接收數(shù)據(jù)事件(REVENT事件)，XRDY直接驅(qū)動MCBSP向DMAC發(fā)送數(shù)據(jù)事件(XEVENT事件)。

SCI通信協(xié)議如圖2所示

1. 2 SPI串行通信設(shè)計

將C51置為主機(jī)，VC5402為從機(jī)。McBSP的時鐘停止模式(CLKSTP=1X)兼容SPI模式，接收部分和發(fā)送部分內(nèi)部同步。McBSP可以作為SPI的從機(jī)或主機(jī)。發(fā)送時鐘BCLKX作為SPI協(xié)議的移位時鐘SCK使用，發(fā)送幀同步信號BFSX作為從機(jī)使能信號nSS使用，接收時鐘BCLKR和接收幀同步信號BFSR不使用。它們在內(nèi)部分別與BCLKX和BFSX直接連接。BDX作為MISO，而BDR作為MOSI，發(fā)送和接收具有相同字長。

C51中的并口P1．1和P1．2作為擴(kuò)展串行SPI輸人輸出口與VC5402連接，P1．0作為串行時鐘輸出口，P1．3作為幀同步信號輸出口_。

SPI串口連接如圖3所示。

VC5402初始化程序(以圖3為例)：

STM#SPCRll，SPSAl；設(shè)置時鐘停止位進(jìn)入MCBSP的SPI模式

STM#0X1000，SPSDl；時鐘開始于上升沿(無延遲)

STM#SPCRl2,SPSAl

STM#0X0040，SPSDl；XINT由XRDY(即字尾)驅(qū)動

STM#PCRl，SPSAl

STM#0X000C，SPSDl；對發(fā)送和接收時鐘，同步幀進(jìn)行設(shè)置

STM#RCRll．SPSAl

STM#0X0000，SPSDl；接收數(shù)據(jù)l幀1字．1字8位

STM#XCRll，SPSAl

STM#0X0000，SPSDl；；發(fā)送數(shù)據(jù)1幀1字．1字8位；

P1．0發(fā)送到VC5402的移位時鐘是保證DSP正確采樣接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的時鐘。它要保證和C51的采樣接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的時鐘一致．才能使主從機(jī)同步。

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