《電子技術應用》
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基于DSP的圖文輸入系統(tǒng)
黎澤清,王明泉,李 博,厚 琳
摘要: 介紹了一種基于DSP+UART實現(xiàn)串行通信的方法,并運用在圖文輸入系統(tǒng)中。實驗表明,該方法能夠可靠地實現(xiàn)TMS320C6713與圖文輸入系統(tǒng)之間的通信。
關鍵詞: DSP UART C6713 TI
Abstract:
Key words :
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  摘  要: 介紹了一種基于DSP+UART實現(xiàn)串行通信的方法,并運用在圖文輸入系統(tǒng)中。實驗表明,該方法能夠可靠地實現(xiàn)TMS320C6713與圖文輸入系統(tǒng)之間的通信。
  關鍵詞: 數(shù)字信號處理器;異步串行通信;TL16C752B

   異步串口由于采用RS-232電平,傳輸距離長、連線簡單,因而得到了廣泛應用。圖文聲并現(xiàn)的多媒體電話機的輸入部分是圖文輸入系統(tǒng),該系統(tǒng)使用TI公司的TMS320C6713 DSP, DSP中有同步高速串口,但沒有異步串口,無法與低速設備進行通信。因此如果DSP能通過RS-232/485串口與其他外部設備進行通信,將會為圖文輸入系統(tǒng)提供極大的方便。圖文輸入系統(tǒng)采用手寫板作為輸入設備,方便人們在電話交流中的使用。手寫板通過電磁感應產生電信號,并通過RS-232接口輸出。但是,TI公司生產的TMS320C6000系列的數(shù)字信號處理器不具有異步串口,故實現(xiàn)異步通信功能的設計方法一般有2種:一種基于軟件編程來實現(xiàn),通過編程將DSP的多通道緩沖串行接口(McBSP)改為異步通信串口;另一種基于硬件來實現(xiàn)。采用硬件方法來實現(xiàn)不占用多通道緩沖串行接口,而且可以根據外部設備的需要靈活地設置波特率。 因此,本文采用TI公司的專用異步串行芯片TL16C752B來實現(xiàn)串行通信。
1 TMS320C6713 DSP和手寫板簡介
  TMS320C6713是高性能的32位浮點DSP,適用于專業(yè)音頻信號處理,其主頻高達300 MHz,處理速度高達2400 MIPS/1800 MFLOPS。采用改進哈佛結構、片上共有264 K×8位存儲器,其中4 K×8位一級程序緩存、4 K×8位一級級數(shù)據緩存、256 K×8位二級緩存,并且具有豐富的片上外設資源,其中就包括2個同步串口McBSP。此外,TMS320C6713還有32位的EMIP總線、有4個空間,每個空間均可與SDRAM、SBSRAM和異步外設實現(xiàn)無縫接口[1]。本文將異步外設TL16C752B映射在EMIP的CE1空間,所以DSP在訪問TL16C752B上的寄存器時只需要將基地址加上偏移量就可以了。
  手寫板可分為2大類:手觸式與電磁感應式。手觸板是利用筆觸及到基板時,基板上的電容及電阻發(fā)生作用的變化來起作用。因此,所謂“筆”,可以是任何會改變電阻或電容的任何物件,例如手指或塑料棒。由于筆必須接觸到基板才能起作用,因此,當筆提起后,將不會產生作用,用起來比較不自然。制造時,由于電阻值與電容值很難做到均勻與精確,所以手觸板有一些先天上的限制。電磁感應筆的工作原理:電磁感應筆會放出電磁波,由基板感應到后,計算出筆的位置,由于電磁波能隔空傳導,所以筆即使不接觸到基板,基板也能感應到。本系統(tǒng)選用電磁感應式手寫板,采用接口為RS-232。
2 TL16C752B的組成及結構特點
    TL16C752B采用8位異步并行存儲器接口(D7~D0),可與TMS320C6713的外部存儲器接口(EMIF)直接相連,具有2個異步串行轉換通道(UART-A和UART-B),當使用48 MHz的輸入時鐘時,波特率最高可以達到3 Mb/s。每個通道包含18個寄存器,通過地址線A2~A0對寄存器進行尋址,并且分別具有64 B的發(fā)送FIFO和64 B的接收FIFO。UART-A和UART-B分別由片選信號/CSA和/CSB選通。TL16C752B還提供2個中斷請求信號INTA和INTB,分別用于通道A和B申請C6713的中斷。其功能模塊圖如圖1所示。

 

 

  TL16C752B的各個寄存器的映射地址[2]如表1所示,其中黑體部分的寄存器為二次尋址的寄存器。

 

  TL16C752B有2種工作流控制模式: 硬件流控制和軟件流控制。使用前者通過請求發(fā)送引腳RTS和允許發(fā)送引腳CTS的硬件連接可自動控制串行數(shù)據流,從而提高系統(tǒng)的有效性;后者則通過使用可編程的Xon/ Xoff 字符來自動控制數(shù)據傳輸。本文采用硬件流控制的方式進行電路連接。
3 硬件接口電路
  C6713也采用雙電源供電方式,即內核是1.8 V,接口是3.3 V,因此TL16C752B可以直接與DSP相連,簡化了電路。但由于手寫板采用RS-232電平,在RS-232C標準中的電壓相對地是對稱的,邏輯“0”的電平為+3 V~+15 V;邏輯“1”的電平為-3 V~-15 V。實際應用中通常由±12 V電源供電,所以與TTL、CMOS接口需電平轉換。本系統(tǒng)采用MAX3160來完成電平轉換的工作。
  TL16C752B的數(shù)據線D7~D0直接與TMS320C6713的ED7~ED0數(shù)據線相連,實現(xiàn)數(shù)據的傳輸。TL16C752B的片內寄存器選擇線A2~A0與TMS320C713的地址線EA4~EA2相連。當TL16C752B的片選信號/CSA、/CSB為有效電平時,分別選中A、B通道。通道A映射為DSP的地址空間為0x80000000到0x80000007, 通道B映射為DSP的地址空間為0xC0000000到0xC0000007。DSP 采用中斷方式接收從手寫板輸入的數(shù)據,通道A、B分別占用DSP的外部中斷6和外部中斷7,如圖2所示。

 

4 DSP軟件編程
  在對TLC752B訪問之前要對其進行初始化,TL16C752B的初始化程序主要包括以下幾部分:
  (1)波特率的設定。TL16C752B包含一個可編程的波特率寄存器分為高位寄存器(DLH)和低位寄存器(DLL),用來存儲分頻系數(shù)的高8位和低8位,它可以在輸入時鐘的基礎上進行分頻(最大分頻系數(shù)為216-1),分頻系數(shù)的計算公式如下:
  分頻系數(shù)=輸入時鐘頻率/(比例系數(shù)×16×期望得到的波特率)
  注:當MCR寄存器中的bit7為0時,比例系數(shù)為1;當MCR寄存器中的bit7為1時,若比例系數(shù)為4。
  因此,在輸入時鐘頻率為30.72 MHz時,若想要獲得9.6 kb/s的波特率就需要分別向DLH和DLL寫入0x00和0xC8。
  (2)增強功能的使能及設置EFR 的相關位。
  (3)對接收FIFO和發(fā)送FIFO 的設定, 通過設置MCR、TCR和TLR這3個寄存器來實現(xiàn)。
  (4) 傳輸數(shù)據格式設定, 包括數(shù)據位長度(5位、6位、7位或8位)、停止位長度(1位、1.5位或2位)、DMA 傳輸模式1或0、奇偶校驗、是否使用強制校驗模式、暫??刂莆坏?。本文設定數(shù)據長度為8位,1個停止位,無奇偶校驗位,DMA0模式。
  (5)設置FIFO 控制以及中斷控制寄存器。
  TL16C752B 初始化程序如下,程序采用C語言編寫,具有可移植性:
  #define baudrate_9k6 0x00c8
  #define  UartWordLen 0x0003   //數(shù)據長度為8
  #define  UartStopBits 0x0000   //1個停止位
  #define  UartParity 0       //奇偶校驗位
  #define RHR 0x0000<<1
  #define IER 0x0001<<1
  #define FCR 0x0002<<1
  #define LCR 0x0003<<1
  #define MCR 0x0004<<1
  #define LSR 0x0005<<1
  #define MSR 0x0006<<1
  #define DLL 0x0000<<1
  #define DLH 0x0001<<1
  #define EFR 0x0002<<1
  Uint8 baudratel,baudrateh,uartdata;
  UARTA_Handle = UART_open(UART_ A);    //打開UART A通道
                         /* 設置波特率. */
  UART_rset(UARTA_Handle, LCR,0x80);   
  BaudRate = baudrate_9k6;   //將波特率設置為9.6 kb/s
  baudratel = (UartBaud & 0x00ff);
  UART_rset(UARTA_Handle, DLL,baudratel);  /*將波特率的低8位字節(jié)賦給DLL寄存器*/
  baudrateh = (UartBaud & 0xff00) >> 8;
  UART_rset(UARTA_Handle, DLH,baudrateh);  /*將波特率的高8位字節(jié)賦給DLH寄存器*/
  UART_rset(UARTA_Handle, LCR,0x00);
                      /* Set word length. */
  uartdata = UartWordLen + UartStopBits + UartParity;
  UART_rset(UARTA_Handle, LCR,uartdata); //設置傳輸格式
                      /* Set FIFO 寄存器. */
  UART_rset(UARTA_Handle, FCR,0x02);   //復位FCR寄存器
  UART_rset(UARTA_Handle, FCR,0x07);   //設置FCR寄存器
  UART_rset(UARTA_Handle, MCR,0x08);   //使能UART中斷
                      /*設置接收保持寄存器中斷RHR. */
  UART_rset(channel, IER, 0x01);     //設置FIFO 接收中斷
  UART_rset(channel, MCR,0x49);
  通過擴展串口完成TMS320C6713與圖文輸入系統(tǒng)串行通信硬件接口比較簡單、數(shù)據傳送距離遠、使用經濟。該電路及其軟件經與圖文輸入系統(tǒng)的通信實驗證明, 在波特率為9 600 kb/s時, 能夠可靠地實現(xiàn)兩者之間的通信。
參考文獻
[1] Texas Instruments. TMS320C6713, TMS320C6713B Floating-point  digital signal processors.2004.
[2] Texas Instruments. TL16C752B 3. 3 - V Dual UART with 64  B FIFO.2000.

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