TMS320C54XX系列DSP与PC机间串行通信的实现

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。
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4 DSP与MAX3111的接口设计

DSP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UART到RS-232电平的转换。MAX3111的中断信号（IRQ）与DSP的外部中断相连。

在SPI串行协议中，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（图4）可知，必须设置DSP的McBSP于适当的方式才能保证与MAX3111的时序相配合。

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的帧脉冲发生器，使之在每个数据包传输期间产生帧同步脉冲，即在数据包传输的第一位变为有效状态，然后保持此状态直到数据包传输结束。

McBSP的采样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变高之间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。

5 DSP的异步通信软件的设计

考虑到应用系统软件的可移植性和可读性，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中的芯片支持库函数（CSL）。CSL提供C语言可调用的DSP外围接口库函数，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部分。

（1） McBSP串口初始化

如上所述，在本应用中应将TMS320C54XX DSP的McBSP串行口配置为SI模式，以DSP作为主设备。表1给出了应设置的寄存器或寄存器位的值，未涉及的寄存器保持其默认值即可。

表1 McBSP设置为SPI模式时相关寄存器值

位名称	位  值	描    述	所在寄存器
CLKSTP	11b	使能McBSP的时钟贪婪模式，并使其在SCLK变高之前半周期开始传输数据	SPCR1
CLKXP	0	设置BCLKX信号的极性	PCR
CLKXM	1	设置BCLKX引脚信号为输出（SPI主设备）	PCR
RWDLEN1	000～101b	设置接收数据包的长度（必须与XWDLEN1的值相等）	RCR1
XWDLEN1	000～101b	设计发送数据包的长度（必须与RWDLEN1的值相等）	XCR1
CLKSM	1	采样率发生器时钟源CPU时钟	SRGR2
CLKGDV	1～255	设置采样率发生器的将频因子	SRGR1
FSXM	1	设置BFSX引脚信号为输出	PCR
FSGM	0	在每个数据包传输期间，BFSX信号都有效	SRGR2
FSXP	1	设置BFSX信号为低电平有效	PCR
XDATDLY	01b	提供正确BFSX信号启动时间	XCR2
RDATDLY	01b	提供正确的BFSX信号启动时间	RCR2

根据表1，调用CSL的McBSP配置库函数即可完成McBSP的初始化。

McBSP_Handle hport0; /*声明指向McBSP的句柄*/

McBSP_Config PortConfig={ /*定义寄存器设置结构*/

0x1800, /*设置串口控制寄存器1的值*/

0x0000, /*设置串口控制寄存器2的值*/

0x0040, /*设置接收控制寄存器的值*/

…

}；

hport0=MCBSP_open(0,MCBSP_OPEN_RESET);/*打开第一个McBSP串口*/

MCBSP_config (hport0,&PortConfig)；/*按结构设置McBSP的各寄存器*/

（2）MAX3111工作模式及波特率设置

在进行通信之前，DSP必须首先根据命令序列格式向MAX3111写入配置命令字，之后才能进行正确的数据传输，如8位数据位、一位停止位、无奇偶校验位、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：

…

McBSP_start(hport0, /*McBSP开始数据传输*/

McBSP_SRGR_STARTMCBSP_SRGR_FRAMESYNC

McBSP_RCV_STARTMCBSP_XMIT_START,0x200

);

while(!McBSP_xrdy(hport0));/*等待发送寄存器为空*/

McBSP_write16(hport0,0x6E0B); /*向MA3111写入配置命令字*/

…

（3）中断服务程序
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    在进行中断方式数据传输时，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）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的一外部中断，以实现中断方式下可靠、正确的数据传输。

针对现有的多数据数字信号处理器（DSP）芯片上不提供异步串行收发器（UART）接口，而只有同步串行接口的情况。本文通过简单的硬件电路将同步接口转换为异步串行接口，充分利用了DSP的在片硬件资料，很好地解决了DSP的异步串口扩展问题。此方法在工程实践中已经得到应用。实践证明，在各种波特率下（最高可为230.4kbps），其查询和中断方式数据传输正确、可靠，各元件工作正常 ，并且在此硬件连接的基础上，利用DSP的DMA功能进行串行数据接收及发送收到了良好效果，进一步提升了应用系统的性能。

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