McBSP在DSP与PC机通信中的研究与设计
摘 要： 本文介绍了TMS320VC5402DSP的多通道缓冲串行口McBSP的特点,针对用户经常面临的DSP系统与PC机实时交换数据时通信接口标准不兼容的问题,提出了一种新的串行通信设计方案,实现了DSP同步串口McBSP与PC机异步串口RS-232的全双工通信。
关键词： DSP;McBSP;RS-232
通用数字信号处理器(DSP)以其强大的数据处理能力在高速数字信号处理方面得到广泛的应用,但是它在通信接口方面的控制能力比较弱。如美国TI公司生产的TMS320C54x系列DSP芯片只有同步串口,通常只能用于与具有同步通信接口的外设进行通信。当其构成一个独立的处理单元时,往往需要与一些如PC机这类具有异步通信接口的外设交换数据,通信能力弱而影响了DSP的应用。
当前常用的TMS320C54x系列DSP与PC机通信的方式有两种：一种是利用DSP的通用I/O口线XF和BIO构成串口,由软件来设定通信波特率和握手方式。这种方式编程复杂,并且存在大量占用CPU时间和通信速率慢的缺点。另一种方式是通过专用的异步通信芯片来实现,它虽然能实现DSP与PC机的高速数据通信,但是增加了硬件电路的复杂性。
在研制某信号采集系统时,笔者以TMS320C54x系列的TMS320VC5402(以下简称C5402)作为信号处理单元进行实时处理,直接通过多通道缓冲串行口McBSP与PC机的异步串口RS-232进行通信。实验结果表明,这种方法在不过多占用CPU时间和不增加硬件设计复杂性的情况下,实现了DSP与PC机的高速数据传输。
图1 C5402 McBSP的信号格式
PC机串口与C5402串口的特点
PC机异步串口RS-232通信规定了字符数据的传输格式,即每个数据以相同的帧格式传送。每一帧信息由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位组成,其中起始位和停止位作为异步通信的同步信号,分别指示传送数据的开始和结束。在发送间隙,通信线路总是处于逻辑“1”状态(高电平 ),每个字符数据的传送均以逻辑“0”(低电平)开始。在字符数据传送过程中,数据位从最低位开始传送。
C5402 提供两个高速、全双工、多通道缓冲串行口。它依靠三个信号实现发送数据和接收数据：数据线D(R/X)、帧同步线FS(R/X)和移位时钟线CLK(R/X)。McBSP通过6个引脚(DX、DR、CLKX、CLKR、FSX和FSR)与外设接口。DX和DR引脚完成与外部设备进行通信时数据的发送和接收,由CLKX、CLKR、FSX、FSR实现时钟和帧同步的控制。发送数据时,CPU和DMA控制器将要发送的数据写到发送数据寄存器DXR,在FSX和CLKX作用下,由DX引脚输出。接收数据时,来自DR引脚的数据,在FSR和CLKR作用下,从数据寄存器DRR中读出数据。CLKX、CLKR、FSX、FSR既可以由内部采样率发生器产生,也可以由外部设备驱动。McBSP分别在相应时钟的上升沿和下降沿进行数据检测。每个McBSP最多可支持128通道的发送和接收,串行字长可选,包括8、12、16、20、24和32位,还支持μ率和A率数据压缩扩展。
图2 系统硬件连线图
