本帖最后由 Clovee 于 2019-5-15 10:44 编辑
基于TL16C552的DSP串并行通信扩展技术研究
摘 要：TL16C552是TI公司生产的异步通信芯片，该芯片可在通信系统的实时性要求较高时，用来实现系统的高速串行通信和打印口扩展，从而增强系统的通信接口控制能力。文中介绍了TL16C552的性能及与通信有关的寄存器，给出了TL16C552在DSP器件TMS320VC33与PC机通信系统中的硬件应用电路及通过TMS320VC33初始化TL16C552的软件编程。
关键词：DSP；通信接口；异步通信；TL16C552；TMS320VC33
1 引言
数字信号处理器（DSP）是数字信号处理理论与超大规模集成电路（VLSI）技术融合的结晶。目前DSP技术正广泛地应用于通信、语音、图像、航天航空、仪器仪表等领域，在推动当代信息处理数字化方面正发挥着越来越大的作用。TI公司的最新一代浮点型DSP芯片TMS320VC33是性价比较高的浮点DSP芯片之一，但是它的通信接口控制能力比较弱。由于TMS320VC33只有一个同步串口，因此，当TMS320VC33独立构成一个处理单元来与外设交换数据时，其较弱的通信能力就会影响DSP的应用。在笔者所从事的DSP系统开发设计中，需要DSP芯片处理大量的数据，并将处理的结果通过串口传送到PC机显示或作进一步处理。由于系统的实时性要求较高，因此，如何实现TMS320VC33与PC机之间的高速可靠通信就显得十分重要。
2 异步通信芯片TL16C552介绍
对于TI（德州仪器）的TMS320系列数字信号处理器来说，设计串口的方法一般是利用通用的I／O口线来构成串口，并由软件来设定波特率。这在DSP不繁忙的情况下比较有用；但是当通信的实时性要求较高时，就应该通过扩展异步通信芯片来实现高速串行通信。对于设计并口来说，因为DSP输入／输出资源有限，因此，只能利用扩展异步通信芯片或者总线接口来扩展打印口。TI公司的异步通信芯片TL16C552正是可以同时实现扩展串行口和并行口通信的理想芯片，它的主要特点如下：
●内含两个TL16C550异步通讯单元；
●带有增强的双向打印口；
●16字节FIFOs（先进先出存储器）可减少CPU中断；
●每个通道可独立控制发送、接收、线态和数据装置中断；
●每个通道有独立的Modem控制信号；
●具有可编程的串行数据发送格式，其数据位长度为5、6、7、8；
●具有偶校验、奇校验或无校验模式，停止位长度为1、1．5、2；
●每个通道的数据和控制总线均可采用3态TTL驱动；
●硬件和软件与TL16C452兼容；
●带有两个串行口和一个并行口；
●波特率发生器可编程；
●采用68引脚PLCC（Plastic Leaded Chip Carri－er）封装。
2．1 TL16C552的引脚功能
TL16C552的引脚排列如图1所示，各主要引脚的功能说明如下：
A0～A2：片内寄存器的选择信号；
DB0～DB7：双向8位数据线；
输入片选信号，可分别用于使串行口1，串行口2和并行打印口；
CLK：外部时钟输入端；
接收准备好信号，当TL16C552已经从串行输入端接收了一个字符时，该信号失效，在中断方式时可作为中断请求信号；
发送准备好信号，当TL16C552允许发送且发送缓冲区为空时，该信号有效，在中断方式时可作为中断请求信号；
INT0、INT1、INT2：分别为两个串行口和并行口中断输出；
SIN0、SIN1：串行数据输入引脚；
SOUT0、SOUT1：串行数据输出引脚；
2．2 TL16C552的片内寄存器
TL16C552内部共有12个寄存器，可分别用于实现通信参数的设置、对线路及MODEM的状态访问、数据的发送和接收以及中断管理等功能。编程人员可由A0、A1、A2三条片内寄存器选择线和线路控制寄存器的除法锁存器访问位DLAB一起，通过多路复用进行访问或控制TL16C552的任何一个寄存器。表1给出了访问这些寄存器时DLAB和A0、A1、A2的具体操作方法。表中的“X”表示无关。
3 与PC机串并行通信的硬件电路
TMS320VC33与PC机通信的硬件电路如图2所示。
由于DSP输入输出接口资源有限，因而在设计中采用PLD来扩展DSP的输入／输出接口，本文的PLD采用Altera公司的ACEX1K30芯片。另外，图中将PLD的配置方式及DSP的仿真调试接口和电源、外部存储器等外围器件一并省去，有兴趣的读者可以自己查询有关资料。图2中，串并行通道的片选线
由PLD直接控制，可根据需要选择串行通信方式还是并行通信方式。当CLK端外接1．8432MHz晶振时，TMS320VC33以9600的波特率与PC机通信。TL16C552的数据线DB0～DB7与PLD的I／O线相连；TL16C552的片内寄存器选择线接TMS320VC33的A0～A2，并由DSP直接控制。
为了避免与其它I／O端口发生冲突，可将TL16C552的IOR和IOW连到PLD的两个I／O端口，并由PLD来控制TL16C552的读写。在硬件电路设计中，由于RS－232电平与CMOS电平不同，因此RS232驱动器与CMOS电平连接时必须经过电平转换。本系统采用MAX232完成这一功能，另外，用MAX1490来实现与RS－485的连接，同时完成电平转换和电隔离，通过MAX232或MAX1490可根据需要与232或485串行总线进行通信，TL16C552的并口可直接连接到PC机的并口上，而无须电平转换。
MAX232只需5个1μF小型外接电容即可在维持RS－232输出电平的情况下确保120kb／s的数据率。MAX1490的全双工通信特点可使其回转率不受限制，同时使电磁干扰和因不合格电缆产生的偏移减到最小，从而使数据传输率达到2．5 Mbps，上述两种方式都十分适合高速串行数据通信场合。MAX232和MAX1490与RS－232和RS－485的连接应采用双绞线，以便在高传输距离情况下屏蔽掉外界的电磁干扰，提高通信质量。串行输入线（SIN0）和串行输出线（SOUT0）分别接MAX1490的RO和DI，并在电平转换后由MAX1490连接到PC机的串口。SIN1和SOUT1分别接MAX232的R1OUT和T1IN，以便在电平转换后由MAX232连接到PC机的串口。
TL16C552虽然可以采用查询方式工作，但这样会降低系统性能。本系统利用INT0、INT1和INT2使系统工作在中断方式，从而保证了TMS320VC33和PC机的高速通信。
4 软件设计
该系统的软件设计包括PC机、TMS320VC33、PLD及TL16C552的初始化和通信协议等。下面将结合本系统的硬件给出TMS320VC33初始化TL16C552的程序。初始化的主要任务是设置操作所需要的参数，这些参数包括串行通信时数据串的数据位数、停止位数、奇偶校验等。另外，还需要设置发送和接收的波特率及中断方式。
在本系统中，TL16C552的两个串行口波特率设置为9600，其频率为1．8432MHz，通信格式为8位数据位，1位停止位，无奇偶校验。系统工作在中断方式，并允许接收就绪中断和发送缓冲区空中断，TL16C552初始化的具体程序如下：
5结束语
通过TL16C552扩展串并口完成TMS320VC33与PC机的通信时，其硬件接口较简单，数据传送距离远、使用经济。该电路及其软件与微机的通信实践证明，波特率为9600时可实现与PC机的可靠通信。
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