第8章__DSP与PC机的通信设计

1、第第8章章 DSP与与PC机的机的SCI通信设计通信设计 主要内容nPC机的串行通信口；nTMS320F2812的SCI接口；nMAX232接口芯片；nMAX485接口芯片及应用；n串口调试软件。n串口编程应用n计算机与外界交换信息称为通信。通信有两种基本方式：并行和串行通信。并行通信就是数据的各位在多根传输线上同时从发送端传送到接收端。其优点是控制简单、传输速度快；缺点是使用的传输线多，通信成本高，特别是随着通信距离的增加，通信成本和可靠性将成为最突出的问题。因此，并行通信适用于近距离、高速数据传输的场合。n当通信双方距离较远时，一般采用串行通信方式。串行通信就是数据在一根传输线上由低位到高

2、位一位一位地顺序传输。通常，计算机之间、计算机与串行外设之间在实时多处理器分级控制系统中，各CPU间的通讯都采用串行通信方式交换数据。串行通信的特点是通信距离远，通信成本低，但通信速度低，且要求数据有固定的格式，通信过程的控制要比并行通信复杂。通信的概念nDSP串行通信接口SCI（Serial Communication Interface）是一个标准的异步接收/发送（UART）通信接口。它的接收器和发送器都是双级缓冲的，有自己的使能和中断位，它们可以半双工或全双工工作。为了保证数据的完整性，串行通信接口对接收的数据要进行间断检测、奇偶性、超时和侦错误的检查。PC机的串行通信口机的串行通信口

3、nPC机的串口（COM1、COM2）的通信信号采用RS-232C规范，串行通信线上的电压采用负逻辑关系，即：-5V-15V为逻辑1，+5V+15V为逻辑0，串行通信距离可达到15m。现代的PC机的串口采用DB-9型连接器，用9针插座与外部连接 PC机串口DB-9座引脚定义 引脚电气符号传输方向功能1DCD输入载波检测2RXD输入接收数据3TXD输出发送数据4DTR输出数据终端准备好5GND信号地线6DSR输入数据设备准备好7RTS输出请求发送8CTS输入清除发送9RI输入振铃指示TMS320F2812的的SCI接口概述接口概述 nF2812处理器提供2个SCI接口，为减小串行通信时CPU的开销

4、，F2812的串口支持16级接收和发送FIFO。也可以不使用FIFO缓冲，SCI的接收器和发送器可以使用双级缓冲传送数据，并且SCI接收器和发送器有各自独立的中断和使能位，可以独立地操作实现半双工通信，或者同时操作实现全双工通信。n为保证数据完整，SCI模块对接收到的数据进行间断检测（break detection）、奇偶检测（parity）、超限检测（ovenrun）和帧错误检测(framing errors)。通过对16位的波特率控制寄存器的编程，可以配置不同的SCI通信速率。F2812和和PC的的SCI通信的硬件连接通信的硬件连接 注意此处增加了2个的电阻，这是因为MAX232采用5V供

5、电，其信号电平是TTL电平，而F2812电源是3.3V，两者电平不同。对3.3V低电压DSP来讲，其引脚信号高低电平的门限值与普通TTL门限相同，故DSP的输出信号可以直接驱动5V外围器件的输入，不需要附加电平转换电路；而DSP引脚的允许输入电压的范围是03.6V，不可以承受5V的输入信号，因此，在DSP与MAX232之间要进行电平转换，增加了此电阻。 MAX485接口芯片接口芯片RS -485采用平衡线路，每个信号都有专用的导线对，其中一根导线上的电压等于另一根导线上的电压取反，测量的是电压差。可以消除共模噪声的影响，不受接地电势差异的影响。其电平为： VAVB 0.2V 逻辑“1” VAV

6、B 0.2V 逻辑“0”由于采用差分技术，有效克服了RS-232接口的抗干扰能力，通信距离得到了极大的提高，最大通信距离可达到1200米。在工业现场得到了极大的应用。 MAX485管脚功能串口调试软件串口调试软件 串口调试助手软件使用十分方便，利用它可以很容易实现PC与DSP的串口的收、发通信，而且波特率设置、数据格式等设置十分简便。在调试阶段，使用串口调试助手软件可以简化系统的调试过程。F2812的的SCI模块的结构模块的结构 发送器TX及相关寄存器nSCITXBUF：发送数据缓冲寄存器，存放将要发送的数据（由CPU装载）；nTXSHF：发送移位寄存器，从SCITXBUF寄存器载入数据，并按

7、照设定的波特率将数据移位到SCITXD引脚上，每次移出一位数据。接收器RX及相关寄存器nRXSHF：接收移位寄存器，将SCIRXD引脚上的串行数据逐位移入；nSCIBUF：接收数据缓冲寄存器，存放接收数据等待CPU读取。接收到的串行数据先装入RXSHF，然后装入SCIRXBUF和SCIRXEMU（接收仿真缓冲寄存器）中。 其他功能模块 n一个可编程的波特率发生器，采用低速外设时钟LSPCLK作为时钟源。n具有独立的发送中断TXINT和接收中断RXINT。nSCI的接收和发送通道可以交替工作（半双工模式），也可以同时工作（全双工模式）。SCI的通信的基本工作原理 n在SCI内部，主要包括发送器和

8、接收器两大功能模块。发送器主要由发送数据缓冲寄存器SCITXBUF和发送移位寄存器TXSHF组成，发送数据时，SCITXBUF中待发送数据通过TXSHF按位送到引脚SCITXD。接收器主要由接收移位寄存器RXSHF和接收数据缓冲器SCIRXBUF组成，接收数据时，从引脚SCIRXD上接收到的数据通过RXSHF按位读进SCIRXBUF。n在使用SCI模块前，要对各控制寄存器进行初始化。包括数据格式、中断使能、波特率设置等。之后，只需对数据发送缓冲寄存器SCITXBUF和数据接收缓冲寄存器SCIRXBUF进行操作即可。n发送数据时，如果SCI的发送功能被使能，当发送数据写到SCITXBUF时，就自

9、动地启动了发送过程，至于起始位、停止位、校验位及在波特率规定的节拍下把数据移位到SCITXD引脚等工作，都是由SCI模块自动完成的。当发送结束时，SCI就会在相应的标志位上置发送结束标志。n接收数据时，如果SCI的接收功能被使能，当引脚SCIRXD的电平出现下跳变时，就自动地启动了接收过程。从引脚SCIRXD移位来的数据，由SCI模块自动地去掉起始位、停止位、校验位，并将数据存放到SCIRXBUF中，同时置位相应的接收标志位。在接收数据时，如果出现非正常的接收情况，如间断、帧错、溢出、校验错误等，SCI就会在相应的标志位上置位。n在F2812中，为了减小串口通信时CPU的开销，支持16级发送/

10、接收FIFO。 SCI的数据通信格式 n串行通信的数据格式，无论接收和发送，都采用NRZ（非归零）格式。NRZ数据的格式包括一个起始位、18个数据位、一个可选的奇/偶校验位、12个停止位、一个用于区分数据和地址的额外位。数据的基本单位被称做帧。 SCI串口通信接口的寄存器SCI通信控制寄存器（通信控制寄存器（SCICCR） 位7：停止位选择位。该位为0时选择1个停止位；为1时，选择两个停止位。位6：SCI的奇/偶校验选择位。如果PARITY ENABLE位被置1，则该位确定发送和接收字符时采用奇校验还是偶校验。该位为0，选择奇校验；该位为1，选择偶校验。位5：SCI的的奇/偶校验使能位。该位为

11、0时，不使用奇偶校验；该位为1时，使能奇偶校验。位4：自测试模式使能。如果使能自测试模式，则发送引脚和接收引脚在系统内部连接在一起。正常工作时需要禁止自测试模式。该位为0时，禁止自测试模式；该位为1时，使能自测试模式。位3：SCI多处理器协议控制位。该位为0时，选择空闲线协议；该位为1时，选择地址位协议。位20：字符长度控制（18位）。对于少于8位的字符，在SCIRXBUF和SCIRXEMU中是右对齐的，且在SCIRXBUF的高位填0。000字符长度为1；001字符长度为2；010字符长度为3；111字符长度为8。SCI的控制寄存器1（SCICTL1） n位7：保留位。读返回0，写没有影响。n

12、位6：接收错误中断使能。如果由于出现错误而置位了接收错误位RX ERROR（SCIRXST.7），则置位该位使能一个接收错误中断。该位为0使禁止接收错误中断；为1时使能接收错误中断。n位5：软件复位SCI模块。该位写入0，初始化SCI接收状态寄存器和发送器的标志位至复位状态，软件复位并不影响其他任何配置位。n 位4(Reserved)：保留位，读返回0，写没有影响。n 位3(TXWAKE)：发送唤醒方式选择。根据ADDR/IDLE位确定的发送模式，TXWAKE位控制数据发送特征的选择。 对于空闲线模式，写1到TXWAKE位，然后写数据到寄存器SCITXBUF产生一个11个数据长度位的空闲周期；

13、 对于地址位模式，写1到TXWAKE位，然后写数据到寄存器SCITXBUF设定该数据帧的地址位为1。 0：休眠模式被使能；1：休眠模式被禁止n 位2(SLEEP)：SCI休眠位。在多处理器配置中，该位控制接收器休眠功能，清除该位能够将处理器从休眠中唤醒。1：使能发送0：禁止发送n位1（TXENA）：SCI发送使能位。 只有该位被置1时，数据才会通过SCITXD引脚发送出去。如果复位，将SCITXBUF寄存器中的数据发送完毕后，发送就停止。 1：使能发送 0：禁止发送n位0（RXENA）：SCI接收使能位。 该位用于使能或禁止接收操作。数据从SCIRXD引脚上接收，然后传送到移位寄存器，最后转移

14、到接收缓冲器中。 清除该位，将数据转移到两个缓冲寄存器中，接收操作将停止而且接收中断也将产生。但是，接收移位寄存器仍然继续装载数据。因此，如果在接收一个完整数据过程中接收使能位被置位，完整的数据将会被转移到接收器缓冲寄存器SCIRXEMU和SCIRXBUF中。 1：允许将接收到的数据转移到SCIRXEMU和SCIRXBUF寄存器中； 0：禁止将接收到的数据转移到SCIRXEMU和SCIRXBUF寄存器中.基于工业现场的基于工业现场的PC和和F2812的的SCI通信的电路连接通信的电路连接 n目前，PC的串行通信接口除了DB9串口外，广泛使用的是USB接口，目前的很多PC机已不再配置DB9串行接

15、口，尤其是在笔记本电脑上，为了节省空间和成本，已不提供串口。因此，从实用的角度，介绍一下USB与RS-232接口的转换。USB转串口模块全称为USB to Serial port Module，它可以将USB接口虚拟成一个串口，解决PC机无串口的问题，现在USB转串口桥接芯片有很多，比如CP2102、FT232、PL2303等等。其中比较流行的解决方案就是PL2303，可以支持多种操作系统。 nPL2303HX芯片采用28脚贴片SOIC封装，工作频率为12MHZ，符合USB 1.1通信协议，可以直接将USB信号转换成串口信号，波特率从751228800，有22种波特率可以选择，并支持5、6、7

16、、8、16共5种数据比特位，是一款相当不错的USB转串口芯片。 USB转换为串口的电路设计 USB转RS485/422-UT850驱动安装成功PC USB与F2812的RS-485通信电路 为低时，MAX485芯片处于接收状态， PC端的数据经UT850转换为RS-485信号，通过MAX485发送给F2812的SCI接口。当DE为高时，MAX485处于发送状态，可以将F2812发送的数据转换后在A、B端发送给PC机。可以通过F2812的GPIO管脚来设定MAX485的收或发功能。由于同一个时刻只能接收或发送，所以是半双工。RESCI通信的应用 n程序代码nDSP2812 SCI同计算机通信，间

17、隔2秒DSP向计算机发送字符串2812-UART is fine !，SCI的配置为，波特率 9600 ,数据长度 8 Bit，无极性，1位停止位。#include DSP281x_Device.h/ 使用的函数声明void Gpio_select(void); /配置GPIO复用功能寄存器，并使能MAX485发送void InitSystem(void); void SCI_Init(void);char recv;void main(void) char message=The F2812-UART is fine !nr; int index =0;/ 字符指针定义 long i; InitSystem();/ 初始化DSP内核寄存器Gpio_select();/ 配置GPIO复用功能寄存器SCI_Init(); / SCI接口初始化while(1) SciaRegs.SCITXBUF=messageindex+; while ( SciaRegs.SCICTL2.bi