用TL16C752B实现DSP和PC机的串行通信

[组图]用TL16C752B实现DSP和PC机的串行通信

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作者：陈伟等文章来源：国外电子元器件点击数：更新时间：2004-8-12

摘要：介绍了TL16C752B的特点、性能和相关寄存器，给出了通过TL16C752B实现TMS320VC5421和PC机实时通信的方法。同时给出了串口通信部分的硬件应用电路图以及对TL16C752B进行初始化的软件实现程序。

关键词：数字信号处理；通信接口；异步通信；TL16C752B；TMS320VC5421

１　引言

美国德州仪器公司（ＴＩ）的ＴＭＳ３２０ＶＣ５４ＸＸ系列ＤＳＰ芯片与ＰＣ机实现异步通信通常有两种方法：第一种是使用通用Ｉ／Ｏ信号ＸＦ和ＢＩＯ作为串口发送和接收信号，用软件逐位发送和接收数据，即软件异步通信方法，这种方法需要占用很多ＣＰＵ时间，因此，只能在ＤＳＰ不太忙、实时性要求不高的情况下采用；第二种是通过扩展异步通信芯片来实现高速串行通信，本文选用的就是此方法。

在笔者设计数字调幅广播系统中的基带处理子系统时，复用器与信道编码器之间的通信采用的是异步串行通讯方案。复用器则使用通用ＰＣ机来实现，信道编码器使用ＴＩ公司生产的ＤＳＰ芯片ＴＭＳ３２０ＶＣ５４２１来设计实现。

２　ＵＡＲＴ芯片ＴＬ１６Ｃ７５２Ｂ简介[１]

２．１主要特点

ＴＬ１６Ｃ７５２Ｂ是ＴＩ公司推出的新型ＵＡＲＴ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＡｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＲｅｃｅｉｖｅｒａｎｄＴｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）收发器。该器件的主要特点如下：

●引脚和ＳＴ１６Ｃ２５５０兼容，内置两套ＵＡＲＴ系统，可独立工作；

●工作时，最高波特率可以达到１．５Ｍｂｐｓ（使用２４ＭＨｚ晶体时）或３Ｍｂｐｓ（使用４８ＭＨｚ振荡器或时钟源时）；

●具有６４字节发送／接收ＦＩＦＯ（接收ＦＩＦＯ包含错误标志）。由于收、发ＦＩＦＯ的触发等级可通过软件编程实现，因而减少了ＣＰＵ的中断次数；

●接收ＦＩＦＯ的启动和停止等级可以通过软件编程来实现；

●具有两种控制模式：其中软件流控制模式可通过编程Ｘｏｎ／Ｘｏｆｆ字符来实现；而硬件流控制模式则可通过设置ＲＴＳ和ＣＴＳ引脚及相应的寄存器来实现；

●波特率可编程；

●可编程下列串行数据格式：

——５、６、７、８四种字符；

——数据奇偶校验或者无校验；

——１、１．５、２ｂｉｔｓ停止位；

●内部闭环。

２．２ＴＬ１６Ｃ７５２Ｂ的引脚功能

ＴＬ１６Ｃ７５２Ｂ内含双ＵＡＲＴ，并自带６４字节收发ＦＩＦＯ，可自动进行软件流和硬件流控制，最大波特率可达３Ｍｂｐｓ。此外，ＴＬ１６Ｃ７５２Ｂ还提供了其它一些增强功能，可通过设定ＥＦＲ寄存器的相关位来实现。通过ＦＩＦＯＲＤＹ寄存器可读取ＴＸＲＤＹ／ＲＸＲＤＹ引脚的状态；而通过片内寄存器则可为使用者提供接收数据的错误识别、操作状态以及ＭＯＤＥＭ的接口控制信号。

ＴＬ１６Ｃ７５２Ｂ的引脚排列如图１所示，各主要引脚的功能如下：

Ａ０～Ａ２：地址线，通过这几个引脚以及读写信号ＩＯＲ和ＩＯＷ可以访问及设定片内寄存器

Ｄ０～Ｄ７：双向８位数据线

ＣＳＡ、ＣＳＢ：两套ＵＡＲＴ的片选信号

ＴＸＡ／ＲＸＡ、ＴＸＢ／ＲＸＢ：分别表示所要发送和接收的数据端口

ＩＮＴＡ／ＩＮＴＢ：中断信号

ＲＥＳＥＴ：芯片复位信号

ＸＩＮ／ＸＯＵＴ：时钟输入／输出信号。

２．３ＴＬ１６Ｃ７５２Ｂ的内部寄存器

图２所示是ＴＬ１６Ｃ７５２Ｂ的内部功能模块图，该器件内部共有２０个寄存器，这些寄存器可分别用于实现通信参数的设置、对线路及ＭＯＤＥＭ状态的访问、数据的发送和接收以及中断管理等功能。其地址可分别通过Ａ０～Ａ２地址线和某些寄存器的特定位来确定，由于有些寄存器的地址是重叠的，所以还必须通过读／写信号加以区分。ＴＬ１６Ｃ７５２Ｂ内部寄存器的映射如表１所列。表中：

“＊” 表示仅当ＬＣＲ的第７位为１时，访问ＤＬＬ／ＤＬＨ。

“＊＊ ”表示仅当ＬＣＲ为０ｘＢＦ时，访问ＥＦＲ以及Ｘｏｎ１／２，Ｘｏｆｆ１／２。

“＋” 表示当ＥＦＲ[４]为１，且ＭＣＲ[６]为１时，访问ＴＣＲ／ＴＬＲ。

“＋＋”表示当片选信号有效、ＭＣＲ[２]为１且处于非闭环模式时，访问ＦＩＦＯＲＤＹ。

此外，对于ＭＣＲ[７]，只有当ＥＦＲ[４]为１时才可以更改。在上述说明中，[]表示该寄存器的第几位。

表1 TL16C752B的内部寄存器映射表

A[2]	A[1]	A[0]	读模式	写模式
0	0	0	接收保持寄存器（RHR）	发送保持寄存器（THR）
0	0	1	中断使能寄存器（IER）	IER
0	1	0	中断标示寄存器（IIR）	FIFO控制寄存器（FCR）
0	1	1	线路控制寄存器（LCR）	LCR
1	0	0	MODEM控制寄存器（MCR）	MCR
1	0	1	线路状态寄存器（LSR）	LSR
1	1	0	MODEM状态寄存器（MSR）	MSR
1	1	1	临时寄存器（SPR）	SPR
0	0	0	*除数锁存低位（DLL）	DLL
0	0	1	*除数锁存高位（DLH）	DLH
0	1	0	**增强功能寄存器（EFR）	EFR
1	0	0	** Xon-1字符值	Xon-1字符值
1	0	1	** Xon-2字符值	Xon-2字符值
1	1	0	** Xoff-1字符值	Xoff-1字符值
1	1	1	** Xoff-2字符值	Xoff-2字符值
1	1	1	+传输控制寄存器（TCR）	TCR
1	1	0	+触发等级寄存器（TLR）	TLR
1	1	1	++FOFO状态寄存器（FIFO RDY）	FIFO RDY

２．４ＴＬ１６Ｃ７５２Ｂ工作流控制模式

ＴＬ１６Ｃ７５２Ｂ有２种工作流控制模式：硬件流控制和软件流控制。使用前者可降低软件消耗，通过ＲＴＳ和ＣＴＳ引脚信号的硬件连接可自动控制串行数据流，从而提高系统的有效性；后者则通过使用可编程的Ｘｏｎ／Ｘｏｆｆ字符来自动控制数据传输。本文主要介绍软件流控制模式。

软件流控制模式的使能可通过ＥＦＲ和ＭＣＲ这２个寄存器来实现。不同流模式的组合如表２所列（可通过设定ＥＦＲ的低４位实现）。

表2 软件流控制模式

EFR[3]	EFR[2]	EFR[1]	EFR[0]	TX RX软件流控制组合模式
0	0	X	X	无发送流控制
1	0	X	X	发送Xon1,Xoff1
0	1	X	X	发送Xon2,Xoff2
1	1	X	X	发送Xon1,Xoff1；Xon2,Xoff2
X	X	0	0	无接收流控制
X	X	1	0	接收器比较Xon1,Xoff1
X	X	0	1	接收器比较Xon2,Xoff2
1	0	1	1	发送Xon1,Xoff1；接收器比较Xon1,Xoff1;Xon2,Xoff2
0	1	1	1	发送Xon2,X0ff2；接收器比较Xon1,Xoff1;Xon2,Xoff2
1	1	1	1	发送Xon1,Xoff1;Xon2,Xoff2;接收器比较Xon1,Xoff1;Xon2,Xoff2
0	0	1	1	无发送流控制；接收器比较Xon1,Xoff1;Xon2，Xoff2

具体工作流程（从接收的角度）为：接收时，若操作达到接收中断等级，则产生中断，但这时传输还在进行（这里假设中断有一定延时）；而当ＲＨＲ中的数据数目达到接收停止等级规定的数值时，接收端发送Ｘｏｆｆ１／２，以通知发送端停止发送数据，这时接收端将读取ＲＨＲ中的数据。当ＲＨＲ中的数据数目降到接收启动等级规定的数值时，接收端发送Ｘｏｎ１／２，以通知发送端可以继续发送数据。

３　ＴＬ１６Ｃ７５２Ｂ与ＰＣ的通信电路

ＴＬ１６Ｃ７５２Ｂ与ＰＣ的串行通信部分的硬件连接电路如图３所示。图中，地址线Ａ０～Ａ２、数据线Ｄ０～Ｄ７分别和ＤＳＰ的地址总线Ａ０～Ａ２、外部数据线Ｄ０～Ｄ７直接相连，而选通信号ＣＳＡ／ＣＳＢ、读写信号ＩＯＲ／ＩＯＷ、复位信号ＲＥＳＥＴ以及中断信号ＩＮＴＡ／Ｂ则接入ＣＰＬＤ并由ＣＰＬＤ处理。同时ＤＳＰ端的ＰＳ、ＤＳ、ＩＳ、ＩＯＳＴＲＢ、Ｒ／Ｗ、ＭＳＴＲＢ也同时接入ＣＰＬＤ以用于生成控制信号。电路中使用ＣＰＬＤ一方面可以对ＵＡＲＴ的地址灵活配置，另一方面也可以灵活生成ＵＡＲＴ的复位、选通和读写信号，从而增强系统的灵活性，方便系统调试。

由于ＰＣ端串口采用ＲＳ２３２电平标准，因此ＵＡＲＴ之后需要连接ＭＡＸ３２２１以完成电平转换。ＴＬ１６Ｃ７５２Ｂ的数据发送引脚和数据接收引脚分别与ＭＡＸ３２２１的数据输入引脚和数据输出引脚连接。这里只使用一套ＵＡＲＴ来完成ＴＬ１６Ｃ７５２Ｂ和ＰＣ的通信。数据收、发采用中断方式，ＵＡＲＴ＿ＩＮＴＡ通过ＣＰＬＤ和ＴＭＳ３２０ＶＣ５４２１的外部中断ＩＮＴ０相连接。而３．０７２ＭＨｚ晶振则连接到ＸＩＮ和ＸＯＵＴ两引脚。波特率设定为３８４００，故ＤＬＬ／ＤＬＨ分别为０６和００ｈ。

具体调试时，可先从查询方式开始，若没有问题，再使用中断方式。

４　ＴＬ１６Ｃ７５２Ｂ和ＰＣ通信的软件编程

该系统的软件设计部分主要包括ＰＣ机程序、ＤＳＰ初始化、ＴＬ１６Ｃ７５２Ｂ初始化和数据发送／接收以及双方的通信协议等。下面介绍ＴＬ１６Ｃ７５２Ｂ的初始化程序。

ＴＬ１６Ｃ７５２Ｂ初始化程序主要包括以下几部分：

（１）波特率的设定；

（２）增强功能的使能及设置ＥＦＲ的相关位；

（３）完成有关收、发ＦＩＦＯ的设定，主要是ＭＣＲ／ＴＣＲ／ＴＬＲ３个寄存器的设置；

（４）软件流控制模式使能以及Ｘｏｎ／Ｘｏｆｆ字符的设置；

（５）传输数据格式设定，包括８位数据位、２位停止位、ＤＭＡ传输模式１、偶校验、不使用强制校验模式、暂停控制位无效等；

（６）设置ＦＩＦＯ控制以及中断控制寄存器。

此外，在完成设置前，还应注意以下几点：

（１）设定ＤＬＬ和ＤＬＨ前，ＬＣＲ[７]应为１。

（２）设定ＭＣＲ前，ＥＦＲ[４]应为１,ＬＣＲ应为００ｈ。地址相重叠的寄存器不能同时使能。

（３）读写ＲＨＲ和ＴＨＲ时，由于ＤＳＰ的读写速度很快，故最好不要连续读写，而是在每读、写一次后延时一段时间，然后再进行下一次读写。

（４）这里，ＤＭＡ只是一个名称，而并非是 “直接存储器访问”。

ＴＬ１６Ｃ７５２Ｂ的地址分配在Ｉ／Ｏ空间的００２０ｈ～００２７ｈ，读写通过ＰＯＲＴＲ和ＰＯＲＴＷ指令完成。ＴＬ１６Ｃ７５２Ｂ初始化程序如下：

ｉｎｉ_ｕａｒｔ_ｓｔａｒｔ:

；设置ｂａｕｄｒａｔｅ＝３８４００ ; ｄｉｖｉ-ｓｏｒ＝０００６ｈ

ｓｔｍ＃ｔｅｍｐ１_ｒｅｇ,ａｒ１

ｎｏｐ

ｓｔ＃８０ｈ;＊ａｒ１；除数锁存使能ＬＣＲ＝ｂｆｈ

ｐｏｒｔｗ＊ａｒ１，＃ｋ_ＬＣＲ_ａｄｄｒ

ｓｔ＃ｋ_ＤＬＬ_ｖａｌｕｅ,＊ａｒ１

ｐｏｒｔｗ＊ａｒ１,＃ｋ_ＤＬＬ_ａｄｄｒ

ｓｔ＃ｋ_ＤＬＨ_ｖａｌｕｅ，＊ａｒ１

ｐｏｒｔｗ＊ａｒ１,＃ｋ_ＤＬＨ_ａｄｄｒ

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

ｓｔ＃ｋ_ＬＣＲ_ｖａｌｕｅ＊ａｒ１；ＬＣＲ＝ｂｆｈ

ｐｏｒｔｗ＊ａｒ１，＃ｋ_ＬＣＲ_ａｄｄｒ

ｓｔ＃ｋ１ＥＦＲｖａｌｕｅ＊ａｒ１；增强功能使能

ｐｏｒｔｗ＊ａｒ１，＃ｋ_ＥＦＲ_ａｄｄｒ

ｓｔ＃０，＊ａｒ１；设定ＬＣＲ＝０

ｐｏｒｔｗ＊ａｒ１＃ｋＬＣＲａｄｄｒ

ｓｔ＃ｋ_ＦＣＲ_ｖａｌｕｅ，＊ａｒ１；设定ＦＩＦＯ控制寄存器

ｐｏｒｔｗ＊ａｒ１，＃ｋ_ＦＣＲ_ａｄｄｒ

ｓｔ＃ｋ_ＭＣＲ_ｖａｌｕｅ，＊ａｒ１；设定ＭＣＲ／ＴＣＲ／ＴＬＲ寄存器

ｐｏｒｔｗ＊ａｒ１，＃ｋ_ＭＣＲ_ａｄｄｒ

ｓｔ＃ｋ_ＴＣＲ_ｖａｌｕｅ，＊ａｒ１

ｐｏｒｔｗ＊ａｒ１，＃ｋ_ＴＣＲ_ａｄｄｒ

ｓｔ＃ｋ_ＴＬＲ_ｖａｌｕｅ，＊ａｒ１

ｐｏｒｔｗ＊ａｒ１，＃ｋ_ＴＬＲ_ａｄｄｒ

ｓｔ＃ｋ１_ＭＣＲ_ｖａｌｕｅ，＊ａｒ１

ｐｏｒｔｗ＊ａｒ１，＃ｋ_ＭＣＲ_ａｄｄｒ

ｓｔ＃ｋ_ＬＣＲ_ｖａｌｕｅ，＊ａｒ１；为访问Ｘｏｎ／Ｘｏｆｆ／ＥＦＲ，ＬＣＲ重设定为ＢＦｈ

ｐｏｒｔｗ＊ａｒ１，＃ｋ_ＬＣＲ_ａｄｄｒ

ｓｔ＃ｋ_Ｘｏｆｆ１_ｖａｌｕｅ，＊ａｒ１；设置软件流控制

ｐｏｒｔｗ＊ａｒ１，＃ｋ_Ｘｏｆｆ１_ａｄｄｒ

ｓｔ＃ｋ_Ｘｏｎ１_ｖａｌｕｅ，＊ａｒ１

ｐｏｒｔｗ＊ａｒ１，＃ｋ_Ｘｏｎ１_ａｄｄｒ

ｓｔ＃ｋ_Ｘｏｆｆ２_ｖａｌｕｅ，＊ａｒ１

ｐｏｒｔｗ＊ａｒ１，＃ｋ_Ｘｏｆｆ２_ａｄｄｒ

ｓｔ＃ｋ_Ｘｏｎ２_ｖａｌｕｅ，＊ａｒ１

ｐｏｒｔｗ＊ａｒ１，＃ｋ_Ｘｏｎ２_ａｄｄｒ

ｓｔ＃ｋ_ＥＦＲ_ｖａｌｕｅ，＊ａｒ１；设置软件流控制组合方式

ｐｏｒｔｗ＊ａｒ１，＃ｋ_ＥＦＲ_ａｄｄｒ

ｓｔ＃ｋ_ＬＣＲ_ｄｌａｔｃｈ_ｄｉｓａｂｌｅ，＊ａｒ１

ｐｏｒｔｗ＊ａｒ１，＃ｋ_ＬＣＲ_ａｄｄｒ；设定传输数据格式

ｓｔ＃ｋ_ＩＥＲ_ｖａｌｕｅ，＊ａｒ１；设置中断

ｐｏｒｔｗ＊ａｒ１，＃ｋ_ＩＥＲ_ａｄｄｒ

５　结束语

通过扩展串口完成ＴＭＳ３２０ＶＣ５４２１与ＰＣ机串行通信硬件接口比较简单、数据传送距离远、使用经济。该电路及其软件经与微机的通信实验证明，在波特率为３８４００时，能够可靠地实现与ＰＣ机的通信。

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