DSP串行接口实验设计报告

DSP实验设计报告名称:RS232串行接口实验教师:李遥姓名:朱清亮班级:08电子信息工程(2)学号:0805070161日期:2011-11-28一、实验目的1.进一步掌握同步缓冲口M出BSP的结构及工作原理；2.学习DSP实现RS232串口通信的程序设计；3.学习MAX3111与DSP的接口设计。二、实验设备计算机；DSP硬件仿真器；SZ-DSPF教学开发平台；串行线一根三、实验硬件设置做实验之前，需要接通该实验所需的硬件电路，本实验为：现将实验箱上的电源开关“MS2”、“MS3”和“MS4”按下，将串口线一端连接到计算机的串口，另一头连接到SZ-5416D开发教学平台的主控模块中的“RS232”端口，在将机箱右侧的船型开关往“I”方向打开电源；SZ-541D主控模块上的J7，J9、J4、J16短接；在“设置模块”中将“A”和“C”设置为“1”。然后开始做实验，注意在做DSP实验时开始按了SZ-5416D主控模块上的K1硬件复位后，程序运行中不要再按复位键，以免实验由于DSP复位而失败。四、实验原理1.MAX3111功能特点MAX3111通用同步收发器是MAXIM公司专门为小型微处理系统进行最优化设计的UART，它包括一个振荡器和一个可编程波特率发生器；具有一个可屏蔽的中断源；另具有一个8字节的接受FIFO（先入先出）缓冲器。它应用SPI/MICROWIRE接口技术直接与主控制器进行通信，线路简单、体积小，通信率可达230kbit/s。另外其内部除具有UART之外，还包括两个RS-232电平转换器，这样无需再接入普通的MAX232进行电平转换，即可应用一个芯片实现微控制器（具有SPI/MICROWIRE接口）与PC机或其它设备之间的异步数据传输。2.MAX3111的操作 MAX3111通过SPI接口与主设备进行16位数据的全双工同步通信，即主设备传送16位数据给MAX3111的同时，也可接收到MAX3111发送的16位数据。主设备在MOSI线上向MAX3111发送的16位串行数据序列中包括传输格式控制字，如波特率设备、中断屏蔽、奇偶校验位等，同时还有发送的数据字。MAX3111在MISO线上向主设备发送的16位数据序列中除了接收到的数据外，还包括中断标志等状态位。所以通过16位的实时数据传输，主设备可获得MAX3111工作状态信息，同时对其具有完全控制权利。这样，两个设备的控制、状态、数据信息的实时通信就保证了数据传输的可靠性和稳定性。3.DSP与MAX3111的接口设计DPS的McBSP串行接口工作于SPI模式时可直接与MAX3111进行连接，从而实现与RS-232设备进行异步数据传输。此时DSP作为SPI协议中的主设备，其接口电路如图3所示。DSP的发送时钟信号（BCLKK）作为MAX3111的串行时钟输入，发送帧同步脉冲信号（BGSX）作为MAX3111的片选信号（CS）。BDX与DIN连接作为发送数据线，BDR与DOUT连接作为接收数据线。MAX3111的TX与T1IN连接，RX与R1OUT连接，以便利用其片内的转换器实现UARY到RS-232电平的转换。MAX3111的中断信号（IRQ）与DSP的外部中断连接。在SPI协议中，主设备提供时钟信号并控制数据传输过程。由MAX3111接口电路时序（图4）可知，必须设置DSP的McBSP于适当的方式才能保证与MAX3111的时序相匹配。MAX3111要求在数据传输过程中CS信号必须为低电平，在传输完毕后必须为高电平。此信号由McBSP的BFSX引脚提供，因此必须正确设置DSP的真脉冲发生器，使之在每个数据包传送期间产生帧同步脉冲，即在数据包传送的第一位变为有效状态，然后保持此状态直到数据包传送结束。McBSP的采样频率发生器产生适当频率的时钟信号，由BCLKX引脚输出，保证主从设备间的同步数据传输。因此必须正确设置DSP的采样频率发生器时钟源（CLKSM）和时钟降频因子（CLKGDV）。根据SPI传输协议，必须正确设置数据发送延迟时间（XDATDLY）。由图4可知MAX3111要求在SCLK变高之前的半个周期开始传输数据。所以必须为McBSP选择合适的时钟方案，即设置McBSP的时钟停止模式。在本应用中采用McBSP的时钟停止模式2（CLKSTP=11b，CLKXP=0），这样即可保证与MAX3111的时序相配合。本系统采用同步串行通信器件MAX3111，MAX3111详细资料请查阅随机光盘中的MAX3111.PDF文档。DSP采用其同步缓冲口1（BFSX1,BCLKX1，BDR1，BDX1）来通信，具体方法请参阅RS232标准。其硬件原理请参考1.1.6通信模块的RS232通讯。4.DSP的异步通信软件的设计考虑到应用系统的可移植性和可阅读性，数据传输软件采用C语言进行编写，这样可以利用DSP开发软件CCS2.0所提供的DSP/BIOS中的芯片支持数据库（CSL）。CSL提供C语言可调用的DSP外围接口函数，其中包括DMA模块、McBSP模块、TIMER模块等。应用这些库函数可大大提高程序可读性，缩短软件开发周期。在本文所提到的应用中，主要调用MCBSP模块。数据传输软件主要包括以下几个部分。McBSP串口初始化如上所述，在本应用中应将TMS320C5416DSP的McBSP串行口配置位SI模式，以DSP作为主设备。表1给出了相应设备的寄存器或寄存器位的值，未涉及到的寄存器保持其默认值即可。根据表1，调用CSL的McBSP配置库函数即可完成McBSP的初始化。（2）MAX3111工作模式及波特率设置在进行通信之前，DSP必须首先根据命令格式序列向MAX3111写入配置命令字，之后才能进行正确的数据传输，如8位数据、一位停止位、奇偶校验位、波特率为115200、使能接收和发送中断的异步数据传输。DSP对MAX3111进行配置的简要过程为：在进行中断方式传输数据时，需要注意的是：虽然DSP的McBSP有自身的发送和接收中断，但由于McBSP与MAX3111之间的同步串行数据传输速率高于MAX3111将数据以一定波特率（最高230kbps/s）异步发送的速率，因此如果应用McBSP的发送中断，将造成发送数据的丢失。同时，在SPI协议中，数据的传输是由SPI主设备发起的，所以在SPI方式下的McBSP并不能产生接收中断。因此，本方案应用的关键之一是将MAX3111的IRQ中断信号连接至DSP的另一外部中断，以实现中断方式下可靠、正确的数据传输。其硬件原理图请参考“2.5高速232通信模块”的说明，逻辑关系请参考第二章逻辑分析5416部分。DSP程序可参考随机光盘中的\h7rs232例程。5.调试串口工具使用说明打开调试串口工具，其界面如下图所示：各部分功能说明如下：eq\o\ac(○,1)选中表示发送数据为十六进制格式（注：发送十六进制数据时，要求输入时两个十六进制数为一组，如FF6FF6...中间用空格分开，并且不要求加前缀（0x或ox）与后缀（h或H））；eq\o\ac(○,2)选中后表示将发送窗口中的数据每隔0.5秒发送一个字节的数据到下位机；eq\o\ac(○,3)发送按钮，单击一次将把“发送窗口”中的数据发送到下位机，当选众“连续发送（0.55）”时此按钮无效；eq\o\ac(○,4)端口设置用于设置串口相关参数，单击后弹出窗口如下：eq\o\ac(○,5)选中后“接收窗口”显示的接收数据将为十六进制格式数据；eq\o\ac(○,6)停止按钮单击后将停止接收数据；eq\o\ac(○,7)清除“接收窗口”中的数据；eq\o\ac(○,8)清除“发送窗口”中的数据；五、实验程序框图六、实验步骤1．正确连接好实验仪器、仿真器，上电；2．运行CCS，装入程序RS232_simple，运行，按相应键发送和接收数据，观看并记录结果。修改不同的波特率，再次进行发送、接收数据，查看结果，分析并讨论。附：实验参考源程序#include<string.h>#pragmaCODE_SECTION(vect,"vect")unsignedint*pmem=0;#define IMR *(pmem+0x0000)#define IFR *(pmem+0x0001)#define PMST *(pmem+0x001d)#define SWCR *(pmem+0x002b)#define SWWSR *(pmem+0x0028)#define CLKMD *(pmem+0x0058)#define PRD0 *(pmem+0x0025) //timer0periodregister#define TCR0 *(pmem+0x0026) //timer0controlregister/*mcbsp1*/#defineSPSA1*(pmem+0x0048)//子地址寄存器#defineSPSD1*(pmem+0x0049)//#defineDRR11*(pmem+0x0041)//接收数据寄存器1#defineDRR21*(pmem+0x0040)//接收数据寄存器2#defineDXR11*(pmem+0x0043)//发送数据寄存器1#defineDXR21*(pmem+0x0042)//发送数据寄存器2/*mcbsp1subadress*/#defineSPCR110x0000//串行口控制寄存器1#defineSPCR210x0001//串行口控制寄存器2#defineRCR110x0002//接收控制寄存器1#defineRCR210x0003//接收控制寄存器2#defineXCR110x0004//发送控制寄存器1#defineXCR210x0005//发送控制寄存器2#defineSRGR10x0006//采样率发生寄存器1#defineSRGR20x0007//采样率发生寄存器1#definePCR10x000e//引脚控制寄存器ioportunsignedportc000; //数码管地址ioportunsignedportc001; //键盘地址ioportunsignedportc002; //发光二极管地址intnum=0;intn=0;staticintTmcounter;staticconstchartable[10]={"1234567890"};staticintweima[8]={0x0100/*1*/,0x0200/*2*/,0x0400/*3*/,0x0800/*4*/,0x1000/*5*/,0x2000/*6*/,0x4000/*7*/,0x8000/*8*/};staticintduanma[16]={0x003f/*0*/,0x0006/*1*/,0x005b/*2*/,0x004f/*3*/,0x0066/*4*/,0x006d/*5*/,0x007d/*6*/,0x0007/*7*/,0x007f/*8*/,0x006f/*9*/,0x0077/*a*/,0x007c/*b*/,0x0039/*c*/,0x005e/*d*/,0x0079/*e*/,0x0071/*f*/};voiddelay() //WAIT{ asm("STM#0008h,AR0"); asm("RPT*AR0"); asm("NOP");}voiddelay10ms(){ inti,j,k; for(i=0;i<2;i++) for(j=0;j<2;j++) for(k=0;k<2;k++);}voiddelay100ms(){ inti,j,k; for(i=0;i<14;i++) for(j=0;j<12;j++) for(k=0;k<20;k++);}voidcpu_init() //初始化DSP{ asm("ssbxintm"); asm("ssbxxf"); PMST=0xe8; SWWSR=0x7fff; SWCR=0x0000; CLKMD=0x1000; TCR0=0x0a59; PRD0=0xf9f; IMR=0x0c0c; //开放mcbsp1发送中断、mcbsp1接收中断、外部中断2、定时器0中断 IFR=0xffff; asm("rsbxintm"); asm("rsbxxf");}voidmcbsp_init(){ SPSA1=SPCR11; //SerialPortControlRegister1 SPSD1=0x1800; //1800 SPSA1=SPCR21; //SerialPortControlRegister2 SPSD1=0x0000; //0000 SPSA1=RCR11; //ReceiveControlRegister1 SPSD1=0X40; //0040 SPSA1=RCR21; //ReceiveControlRegister2 SPSD1=0x01; //0001 SPSA1=XCR11; //TransmitControlRegister1 SPSD1=0x40; //0040 SPSA1=XCR21; //TransmitControlRegister2 SPSD1=0x01; //01 SPSA1=SRGR1; //SampleRateGeneratorRegister1 SPSD1=0x0000; //0000 SPSA1=SRGR2; //SampleRateGeneratorRegister2 SPSD1=0x2000; //2000 SPSA1=PCR1; //PinControlRegister SPSD1=0x0a08; DXR11=0x000; SPSA1=SPCR11; //SerialPortControlRegister1 SPSD1=0x1801; //1800 SPSA1=SPCR21; //SerialPortControlRegister2 SPSD1=0x0041; //0000}voidaic_init(){ DXR11=0xcc0b; //9600enablereceiveddatainterrupt //低四位决定波特率}voidmain(void){ cpu_init(); mcbsp_init(); aic_init(); Tmcounter=0; for(;;) {}}interruptvoidrs232(){ intrxdata; intvalue; DXR11=0x00; //向MAX3111写入0x00，即最高两位为00，表示DSP要从MAX3111读数据 rxdata=DRR11; //从数据接收寄存器DRR读出数据 if(rxdata&0x8000) //若读到的数据最高位R为1，则表示数据信息可被读取 { value=rxdata&0x00ff; //传送的数据存放在16位数的低八位 if(value>15) value=15; portc000=weima[n]|duanma[value]; n++; if(n>7) n=0; } }interruptvoidtint0(){ intrxdata,txdata,value; if(Tmcounter==250) { Tmcounter=0; DXR11=0x00; rxdata=DRR11; if(rxdata&0x4000) //若读到的数据?，则表示?，已准备好接收数据 { value=table[num]; txdata=value&0x00ff; DXR11=0x8000|txdata; num++; if(num==10) { num=0x0; DXR11=0xc40b; //写控制字，且TM为0，表示禁止MAX3111发送缓冲器的空中断 } } } Tmcounter++; }interruptvoidKeyDown(){ inta; a=portc001; a=a&0xff00; if(a!=0xff00) { delay10ms(); a=portc001; a=a&0xff00; if(a==0xfe00) //当按键1按下时，开始定时，关mcbsp1接收中断 { IMR=0x080c; TCR0=0x0a69; } elseif(a==0xfd00) //按键2按下时，停止定时，开mcbsp1接收中断 { TCR0=0x0a59; IMR=0x0c0c; } else ; }} voidvect(){asm(".ref_c_int00");asm(".ref_rs232");asm(".ref_tint0");asm("b_c_int00");/*reset*/asm("nop");asm("nop");asm("nop"); asm("rete"); //nmiasm("nop");asm("nop");asm("nop");asm("rete");//asm("nop");asm("nop");asm("nop");asm("rete");asm("nop");asm("nop");asm("nop");asm("rete");asm("nop");asm("nop");asm("nop");asm("rete");asm("nop");asm("nop");asm("nop");asm("rete");asm("nop");asm("nop");asm("nop");asm("rete");asm("nop");asm("nop");asm("nop");asm("rete");asm("nop");asm("nop");asm("nop");asm("rete");asm("nop");asm("nop");asm("nop");asm("rete");asm("nop");asm("nop");asm("nop");asm("rete");asm("nop");asm("nop");asm("nop");asm("rete");asm("nop");asm("nop");asm("nop");asm("rete");asm("nop");asm("nop");asm("nop");asm("rete");asm("nop");asm("nop");asm("nop");asm("rete");asm("nop");asm("nop");asm("nop");asm("rete");/*int0*/asm("nop");asm("nop");asm("nop");asm("rete");/*int1*/asm("nop");asm("nop");asm("nop");asm("b_KeyDown");/*int2*/asm("nop");asm("nop");asm("b_tint0");asm("nop");/*tint0*/asm("nop");asm("nop");asm("rete");/*brint0*/asm("nop");asm("nop");asm("nop");asm("rete");/*bxint0*/asm("nop");asm("nop");asm("nop");asm("rete");/*dmac2*/asm("nop");asm("nop");asm("nop");asm("rete");/*tint1*/asm("