近年來，DSP在電子、通信和控制領域得到了非常廣泛的應用，在DSP應用系統(tǒng)設計中與上、下位機的通信必不可少。目前幾乎所有的DSP都提供一個或多個串口，然而，多數(shù)DSP芯片提供的是同步串口，在實際的應用中，DSP要能夠與外設進行異步串行通信，如與PC機進行串行數(shù)據(jù)傳輸就要求DSP系統(tǒng)具UART串行接口。另外，由于單片機控制靈活方便、便于鍵盤及顯示的擴展，使得其與DSP結合的更加緊密。針對這種情況，本文研究并實現(xiàn)了DSP與PC機及單片機通信接口的擴展。

1　SPI接口協(xié)議

串行外圍設備接口(SPI)是MOTOROLA公司提出的一個同步串行外設接口，以主從方式工作，允許CPU　與各種外圍接口器件以串行方式進行通信、交換信息。接口包括4條線：串行時鐘線(SCK)、主機輸入/從機輸出線(MIsO)、主機輸出/從機輸入線(MOSI)、低電平有效的使能信號線(/SS)。這樣，僅需3～4根數(shù)據(jù)線和控制線即可擴展具有SPI接口的各種I/O器件。

2　TMS320VC5402與PC機的異步串口通信

2.1　McBSP的功能與特點

TMS320VC5402芯片具有2個高速、全雙工、多通道緩沖串行接口(McBSP)，其方便的數(shù)據(jù)流控制可使其與大多數(shù)同步串行外圍設備接口。McBSP通過6個引腳(BDX、BDR、BCLKX、BCLKR、BFSX　和BFSR)與外設接口。

McBSP串口工作于時鐘停止模式時與SPI協(xié)議兼容。此時，發(fā)送器和接收器在內(nèi)部得到同步，McBSP可作為SPI的主設備或從設備。發(fā)送時鐘信號(BCLKX)對應于SPI協(xié)議中的串行時鐘信號(SCK)，發(fā)送幀同步信號對應于從設備使能信號(/CS)。在這種方式下對接收時鐘信號(BCLKR)和接收幀同步信號(BFSR)不進行連接，因為它們在內(nèi)部分別與BCLKX和BFSX相連。McBSP工作于SPI模式的主機時，與SPI從設備接口如圖1所示。

圖1　McBSP作為SPI的主設備

2.2　MAX3111通用異步收發(fā)器

MAX3111通用異步收發(fā)器是MAXIM　公司為微處理系統(tǒng)設計的通用異步收發(fā)器UART，包括振蕩器、可編程波特率發(fā)生器、可屏蔽的中斷源、8字節(jié)的接收FIFO緩沖器和兩個RS232電平轉換器。它應用SPI接口技術直接與主控制器進行通信，通信速率可達230　Kb/s，無需再接入普通的MAX232進行電平轉換，即可應用一個芯片實現(xiàn)微控器與PC機或其它設備之間的異步數(shù)據(jù)傳輸。

2.3　DSP與MAX3111的接口設計

由于MAX3111是3.3　V器件，DSP的McBSP串行接口工作于SPI模式時可直接與MAX3111連接，實現(xiàn)與RS232設備異步數(shù)據(jù)傳輸。此時DSP作為SPI協(xié)議中的主設備，發(fā)送時鐘信號(BCLKX)作為MAX3111的串行時鐘輸入，發(fā)送幀同步脈沖信號(BFSX)作為MAX3111的片選信號(/CS)。BDX與DIN　連接作為發(fā)送數(shù)據(jù)線，BDR與DOUT　連接作為接收數(shù)據(jù)線。MAX3111的TX　與TIIN連接，RX與R1OUT連接，以便利用其片內(nèi)的轉換

器實現(xiàn)UART到RS232電平的轉換。MAX3111的中斷信號(IRQ)與DSP的外部中斷INTO相連，其接口電路如圖2所示。這樣硬件上無需任何其它外圍器件，由于異步數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收由MAX3111以硬件方案實現(xiàn)，所以軟件編程只需考慮DSP與MAX3111之間的同步數(shù)據(jù)通信。

圖2　DSP與MAX3111的接口電路

在SPI串行協(xié)議中，主設備提供時鐘信號并控制數(shù)據(jù)傳輸過程，必須對McBSP初始化并設定適當?shù)墓ぷ鞣绞讲拍鼙ＷC與MAX3111的時序相配合，設計中采用McBSP的時鐘停止模式2(CLKSTP=11　b，CLKXP=0)　。

3　TMS320VC5402與AT89S51單片機的串口通信

DSP主機接口HPI具有強大功能的智能外設，主要用于DSP與其它總線或CPU進行連接。DSP與單片機的接口通常采用HPI來實現(xiàn)，但要外加電平轉換，硬件電路較復雜。這里采用C5402通過SPI總線與AT89S51單片機進行數(shù)據(jù)通信，但由于后者不帶SPI總線接口，故采用軟件模擬SPI串行時鐘及輸入、輸出數(shù)據(jù)。

圖3　DSP與89S5l單片機的接口電路

DSP與AT89S51單片機的接口如圖3所示。DSP通過MOSI引腳將要傳送的數(shù)據(jù)寫到主機的發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器DXR，啟動發(fā)送過程，在同步時鐘BCLKX的控制下將待發(fā)的數(shù)據(jù)從高位到低位逐位送到單片機接收引腳RXD，當RXD接受移位完畢時產(chǎn)生中斷，通知主機數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。值得注意的是，單片機接收數(shù)據(jù)時是低位在前，高位在后。對于從機而言，在同步時鐘的節(jié)拍下將從機移位寄存器SBUF中的數(shù)據(jù)逐位經(jīng)MISO移到主機的接收數(shù)據(jù)寄存器RSR，再拷貝這些數(shù)據(jù)到接收緩沖寄存器RBR中，最后再送到DRR，當一個完整的數(shù)據(jù)塊接收完后置中斷標志，通知從機數(shù)據(jù)接收完畢。

4　結論

本文介紹了利用TMS320VC5402的2個McBSP擴展與PC機和51系列單片機的通信，硬件設計簡單可靠，實用性強，軟件上僅需對McBSP進行設置和編程，實現(xiàn)起來非常容易。在足球機器人模型識別與控制過程中完成了PC機、DSP和單片機的實時通信，效果良好。