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　　摘  要： 介紹了一種基于DSP+UART實(shí)現(xiàn)串行通信的方法，并運(yùn)用在圖文輸入系統(tǒng)中。實(shí)驗(yàn)表明，該方法能夠可靠地實(shí)現(xiàn)TMS320C6713與圖文輸入系統(tǒng)之間的通信。
　　關(guān)鍵詞： 數(shù)字信號(hào)處理器；異步串行通信；TL16C752B

 　　異步串口由于采用RS-232電平,傳輸距離長(zhǎng)、連線簡(jiǎn)單，因而得到了廣泛應(yīng)用。圖文聲并現(xiàn)的多媒體電話機(jī)的輸入部分是圖文輸入系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用TI公司的TMS320C6713 DSP, DSP中有同步高速串口，但沒有異步串口，無法與低速設(shè)備進(jìn)行通信。因此如果DSP能通過RS-232/485串口與其他外部設(shè)備進(jìn)行通信，將會(huì)為圖文輸入系統(tǒng)提供極大的方便。圖文輸入系統(tǒng)采用手寫板作為輸入設(shè)備，方便人們?cè)陔娫捊涣髦械氖褂?。手寫板通過電磁感應(yīng)產(chǎn)生電信號(hào)，并通過RS-232接口輸出。但是，TI公司生產(chǎn)的TMS320C6000系列的數(shù)字信號(hào)處理器不具有異步串口，故實(shí)現(xiàn)異步通信功能的設(shè)計(jì)方法一般有2種：一種基于軟件編程來實(shí)現(xiàn)，通過編程將DSP的多通道緩沖串行接口（McBSP）改為異步通信串口；另一種基于硬件來實(shí)現(xiàn)。采用硬件方法來實(shí)現(xiàn)不占用多通道緩沖串行接口，而且可以根據(jù)外部設(shè)備的需要靈活地設(shè)置波特率。 因此，本文采用TI公司的專用異步串行芯片TL16C752B來實(shí)現(xiàn)串行通信。
1 TMS320C6713 DSP和手寫板簡(jiǎn)介
　　TMS320C6713是高性能的32位浮點(diǎn)DSP，適用于專業(yè)音頻信號(hào)處理，其主頻高達(dá)300 MHz,處理速度高達(dá)2400 MIPS/1800 MFLOPS。采用改進(jìn)哈佛結(jié)構(gòu)、片上共有264 K×8位存儲(chǔ)器，其中4 K×8位一級(jí)程序緩存、4 K×8位一級(jí)級(jí)數(shù)據(jù)緩存、256 K×8位二級(jí)緩存，并且具有豐富的片上外設(shè)資源，其中就包括2個(gè)同步串口McBSP。此外，TMS320C6713還有32位的EMIP總線、有4個(gè)空間，每個(gè)空間均可與SDRAM、SBSRAM和異步外設(shè)實(shí)現(xiàn)無縫接口[1]。本文將異步外設(shè)TL16C752B映射在EMIP的CE1空間，所以DSP在訪問TL16C752B上的寄存器時(shí)只需要將基地址加上偏移量就可以了。
　　手寫板可分為2大類：手觸式與電磁感應(yīng)式。手觸板是利用筆觸及到基板時(shí)，基板上的電容及電阻發(fā)生作用的變化來起作用。因此，所謂“筆”，可以是任何會(huì)改變電阻或電容的任何物件，例如手指或塑料棒。由于筆必須接觸到基板才能起作用，因此，當(dāng)筆提起后，將不會(huì)產(chǎn)生作用，用起來比較不自然。制造時(shí)，由于電阻值與電容值很難做到均勻與精確，所以手觸板有一些先天上的限制。電磁感應(yīng)筆的工作原理：電磁感應(yīng)筆會(huì)放出電磁波，由基板感應(yīng)到后，計(jì)算出筆的位置，由于電磁波能隔空傳導(dǎo)，所以筆即使不接觸到基板，基板也能感應(yīng)到。本系統(tǒng)選用電磁感應(yīng)式手寫板，采用接口為RS-232。
2 TL16C752B的組成及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
    TL16C752B采用8位異步并行存儲(chǔ)器接口（D7～D0）,可與TMS320C6713的外部存儲(chǔ)器接口(EMIF)直接相連，具有2個(gè)異步串行轉(zhuǎn)換通道（UART-A和UART-B），當(dāng)使用48 MHz的輸入時(shí)鐘時(shí)，波特率最高可以達(dá)到3 Mb/s。每個(gè)通道包含18個(gè)寄存器，通過地址線A2～A0對(duì)寄存器進(jìn)行尋址，并且分別具有64 B的發(fā)送FIFO和64 B的接收FIFO。UART-A和UART-B分別由片選信號(hào)/CSA和/CSB選通。TL16C752B還提供2個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)INTA和INTB，分別用于通道A和B申請(qǐng)C6713的中斷。其功能模塊圖如圖1所示。

 

 

　　TL16C752B的各個(gè)寄存器的映射地址[2]如表1所示，其中黑體部分的寄存器為二次尋址的寄存器。

 

　　TL16C752B有2種工作流控制模式: 硬件流控制和軟件流控制。使用前者通過請(qǐng)求發(fā)送引腳RTS和允許發(fā)送引腳CTS的硬件連接可自動(dòng)控制串行數(shù)據(jù)流,從而提高系統(tǒng)的有效性；后者則通過使用可編程的Xon/ Xoff 字符來自動(dòng)控制數(shù)據(jù)傳輸。本文采用硬件流控制的方式進(jìn)行電路連接。
3 硬件接口電路
　　C6713也采用雙電源供電方式，即內(nèi)核是1.8 V，接口是3.3 V，因此TL16C752B可以直接與DSP相連，簡(jiǎn)化了電路。但由于手寫板采用RS-232電平，在RS-232C標(biāo)準(zhǔn)中的電壓相對(duì)地是對(duì)稱的，邏輯“0”的電平為+3 V～+15 V；邏輯“1”的電平為-3 V～-15 V。實(shí)際應(yīng)用中通常由±12 V電源供電，所以與TTL、CMOS接口需電平轉(zhuǎn)換。本系統(tǒng)采用MAX3160來完成電平轉(zhuǎn)換的工作。
　　TL16C752B的數(shù)據(jù)線D7~D0直接與TMS320C6713的ED7～ED0數(shù)據(jù)線相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。TL16C752B的片內(nèi)寄存器選擇線A2～A0與TMS320C713的地址線EA4～EA2相連。當(dāng)TL16C752B的片選信號(hào)/CSA、/CSB為有效電平時(shí)，分別選中A、B通道。通道A映射為DSP的地址空間為0x80000000到0x80000007, 通道B映射為DSP的地址空間為0xC0000000到0xC0000007。DSP 采用中斷方式接收從手寫板輸入的數(shù)據(jù)，通道A、B分別占用DSP的外部中斷6和外部中斷7，如圖2所示。

 

4 DSP軟件編程
　　在對(duì)TLC752B訪問之前要對(duì)其進(jìn)行初始化，TL16C752B的初始化程序主要包括以下幾部分：
　　(1)波特率的設(shè)定。TL16C752B包含一個(gè)可編程的波特率寄存器分為高位寄存器(DLH)和低位寄存器(DLL)，用來存儲(chǔ)分頻系數(shù)的高8位和低8位，它可以在輸入時(shí)鐘的基礎(chǔ)上進(jìn)行分頻（最大分頻系數(shù)為216-1），分頻系數(shù)的計(jì)算公式如下：
　　分頻系數(shù)=輸入時(shí)鐘頻率/(比例系數(shù)×16×期望得到的波特率)
　　注：當(dāng)MCR寄存器中的bit7為0時(shí)，比例系數(shù)為1；當(dāng)MCR寄存器中的bit7為1時(shí)，若比例系數(shù)為4。
　　因此，在輸入時(shí)鐘頻率為30.72 MHz時(shí)，若想要獲得9.6 kb/s的波特率就需要分別向DLH和DLL寫入0x00和0xC8。
　　(2)增強(qiáng)功能的使能及設(shè)置EFR 的相關(guān)位。
　　(3)對(duì)接收FIFO和發(fā)送FIFO 的設(shè)定, 通過設(shè)置MCR、TCR和TLR這3個(gè)寄存器來實(shí)現(xiàn)。
　　(4) 傳輸數(shù)據(jù)格式設(shè)定, 包括數(shù)據(jù)位長(zhǎng)度（5位、6位、7位或8位）、停止位長(zhǎng)度（1位、1.5位或2位）、DMA 傳輸模式1或0、奇偶校驗(yàn)、是否使用強(qiáng)制校驗(yàn)?zāi)Ｊ?、暫?？刂莆坏取１疚脑O(shè)定數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為8位，1個(gè)停止位，無奇偶校驗(yàn)位，DMA0模式。
　　(5)設(shè)置FIFO 控制以及中斷控制寄存器。
　　TL16C752B 初始化程序如下，程序采用C語言編寫，具有可移植性：
　　#define baudrate_9k6 0x00c8
　　#define  UartWordLen 0x0003  　//數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為8
　　#define  UartStopBits 0x0000  　//1個(gè)停止位
　　#define  UartParity 0    　　　//奇偶校驗(yàn)位
　　#define RHR 0x0000<<1
　　#define IER 0x0001<<1
　　#define FCR 0x0002<<1
　　#define LCR 0x0003<<1
　　#define MCR 0x0004<<1
　　#define LSR 0x0005<<1
　　#define MSR 0x0006<<1
　　#define DLL 0x0000<<1
　　#define DLH 0x0001<<1
　　#define EFR 0x0002<<1
　　Uint8 baudratel,baudrateh,uartdata;
　　UARTA_Handle = UART_open(UART_ A);    //打開UART A通道
    　　　　　　　　　　　　　　　　   　　/* 設(shè)置波特率. */
　　UART_rset(UARTA_Handle, LCR,0x80);   
　　BaudRate = baudrate_9k6;   //將波特率設(shè)置為9.6 kb/s
　　baudratel = (UartBaud & 0x00ff);
　　UART_rset(UARTA_Handle, DLL,baudratel);  /*將波特率的低8位字節(jié)賦給DLL寄存器*/
　　baudrateh = (UartBaud & 0xff00) >> 8;
　　UART_rset(UARTA_Handle, DLH,baudrateh);  /*將波特率的高8位字節(jié)賦給DLH寄存器*/
　　UART_rset(UARTA_Handle, LCR,0x00);
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　/* Set word length. */
　　uartdata = UartWordLen + UartStopBits + UartParity;
　　UART_rset(UARTA_Handle, LCR,uartdata); //設(shè)置傳輸格式
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　/* Set FIFO 寄存器. */
　　UART_rset(UARTA_Handle, FCR,0x02); 　　//復(fù)位FCR寄存器
　　UART_rset(UARTA_Handle, FCR,0x07); 　　//設(shè)置FCR寄存器
　　UART_rset(UARTA_Handle, MCR,0x08); 　　//使能UART中斷
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　/*設(shè)置接收保持寄存器中斷RHR. */
　　UART_rset(channel, IER, 0x01); 　　　　//設(shè)置FIFO 接收中斷
　　UART_rset(channel, MCR,0x49);
　　通過擴(kuò)展串口完成TMS320C6713與圖文輸入系統(tǒng)串行通信硬件接口比較簡(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)與圖文輸入系統(tǒng)的通信實(shí)驗(yàn)證明, 在波特率為9 600 kb/s時(shí), 能夠可靠地實(shí)現(xiàn)兩者之間的通信。
參考文獻(xiàn)
[1] Texas Instruments. TMS320C6713, TMS320C6713B Floating-point  digital signal processors.2004.
[2] Texas Instruments. TL16C752B 3. 3 - V Dual UART with 64  B FIFO.2000.