1.2 TMS320C6711簡介
??? TMS320C6000系列DSP芯片最初主要是為移動通信基站的信號處理而推出的超級處理芯片，200MHz時鐘的TMS320C6711完成1024點的FFT算法的時間只要66?滋s，比傳統(tǒng)的DSP芯片要快一個數(shù)量級，因此在民用和軍用領域都有廣闊的應用前景。在軍事通信、電子對抗、雷達系統(tǒng)、精確制導武器等高智能化的應用領域，這種芯片的處理能力具有不可替代的優(yōu)勢^[2]。

??? TMS320C67XX是TMS320C6000中的浮點系列，TMS320C6711是其中性價比較好的一款芯片。正如其它的TMS320C6000系列芯片一樣，該芯片提供了兩個多通道同步緩沖串口，沒有提供異步串口，因此需要進行異步串口擴展。
1.3? 通信方案設計
??? 目前幾乎所有的數(shù)字信號處理器都提供了一個或多個串行接口，然而，多數(shù)DSP芯片提供的是同步串口。在實際的應用中，也需要DSP能夠與多個外設進行異步串行通信，如與PC機或光纖陀螺之間進行串行數(shù)據(jù)傳輸就要求DSP系統(tǒng)具有多路UART串行接口；當然也可以利用通用的I/O口構成串口，由軟件設定波特率（在DSP不繁忙的情況下，往往采用這種方法）。但是當這兩種I/O線被占用或對通信的實時性要求較高時，DSP應該通過擴展異步通信芯片來實現(xiàn)高速串行通信。
??? 針對這種情況，本文研究并實現(xiàn)一種簡單可靠的異步串口擴展方法，即在DSP的并行總線上擴展UART芯片，用硬件實現(xiàn)異步數(shù)據(jù)傳輸。該方法的優(yōu)點是軟件實現(xiàn)簡單，代價是在總線上需擴展其它設備。由于本方案要實現(xiàn)DSP與四路外設的異步串口通信，綜合考慮硬件連接和軟件編程的方便性，采用四通道ST16C554串行異步收發(fā)器與多路電平轉換芯片MAX3245E來完成。這樣，用最簡單的硬件連接和軟件編程就能實現(xiàn)四路異步的串行通信。
1.4? ST16C554簡介
??? ST16C554是EXAR公司的異步通信芯片，其主要特點如下^[3]：
??? ·與ST16C454、ST68C454、ST68C554、TL16C554兼容；
??? ·16字節(jié)的發(fā)送與接收FIFO；
?? ?·接收控制和發(fā)送控制相互獨立的四通道選擇；
??? ·四個可選的接收FIFO中斷觸發(fā)級；
????·標準MODEM接口；
??? ·最高可達1.5M的波特率，其波特率發(fā)生器可編程；
??? ·數(shù)據(jù)位長度為5、6、7、8,停止位長度為1、1.5、2；
??? ·具有偶校驗、奇校驗或無校驗模式。
??? ST16C554不僅能將DSP發(fā)送的數(shù)據(jù)進行并/串轉換，還能將從外設或MODEM 接收的數(shù)據(jù)進行串/并轉換，能夠同時完成四個獨立通道的收發(fā)。同時，ST16C554還具有四組獨立的16字節(jié)的接收與發(fā)送FIFO，可以通過使能FIFO及設置FIFO中斷觸發(fā)級有效地減少CPU的中斷，提高系統(tǒng)效率及可靠性。
2 系統(tǒng)硬件設計
??? 系統(tǒng)的硬件設計框圖如圖2所示。該硬件系統(tǒng)由電源轉換電路、電源監(jiān)控電路、DSP、SDRAM、FLASH ROM、UART、電平轉換芯片及可編程邏輯芯片等組成。電源轉換電路完成5V至3.3V/1.8V的DC-DC轉換，提供系統(tǒng)設計中所有低壓芯片的電源。電源監(jiān)控電路用來監(jiān)控系統(tǒng)所有電源電壓，當電源電壓低于額定值時，DSP及UART復位，對芯片起保護作用。ST16C554 UART同時完成A、B、C、D四個通道的通信，其中A、B、C三個通道完成三路RS232的異步收發(fā)，波特率為115.2kBPS，D通道完成RS485/422的通信，波特率為921.6kBPS，且波特率可以在相應的控制寄存器中分別設置。當外接晶振為14.7456MHz時，可以方便地完成上述波特率的設置。多路UART-RS232電平轉換器件MAX3245轉換速率可達1MBPS?？删幊踢壿嬓酒瑸閄ILINX公司的CPLD（XC9572XL），用以完成系統(tǒng)中所有的邏輯控制。

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??? 當DSP對UART進行讀寫操作時，必然涉及到UART的實際地址在DSP中的轉換。本方案中DSP的CE3空間設為8位異步模式，相應的地址范圍為0xB0000000～0xBFFFFFFF。而對應于UART的讀寫操作地址以及四個獨立通道的選通地址，就要加上相應的偏移量。相應的讀寫及片選邏輯由CPLD完成。CPLD相應的內(nèi)部邏輯如下：
??? ——CE3 COMMUNICATION SPACE ADDR=B0000000-BFFFFFFF
??? D3:? CSF3<=CE3 OR (NOT EA5) ;? --通道C FOG3
??? ADDR=B0000008
???????? CSF2<=CE3 OR (NOT EA4) ;? --通道B FOG2
??? ADDR=B0000004
? ?????? CSF1<=CE3 OR (NOT EA3) ;? --通道A FOG1
??? ADDR=B0000002
? ?????? CSF4<=CE3OR(NOT EA2) ;???? --通道D RS422
??? ADDR=B0000001
??? 其中，CSF1～CSF4為通道選擇信號，低電平有效；EA2～EA5為DSP的地址線。
3 軟件設計
??? 該系統(tǒng)軟件設計包括PC機、TMS320C711及ST16C554的初始化和通信協(xié)議等。下面將結合本系統(tǒng)的硬件給出TMS320C711初始化ST16C554的程序。初始化的主要任務是設置操作每個通道所需要的參數(shù)，這些參數(shù)包括串行通信時數(shù)據(jù)串的數(shù)據(jù)位數(shù)、停止位數(shù)、奇偶校驗等。另外，還需要設置發(fā)送和接收的波特率及中斷方式。
??? ST16C554的內(nèi)部寄存器設置如表1所示，其中RHR為接收保持寄存器，THR為發(fā)送保持寄存器。FCR為FIFO控制寄存器，設置為FIFO 使能。IER為中斷使能寄存器，與FCR配合使用，設置為FIFO中斷方式，也可以設置為DMA方式。LSR為線性狀態(tài)寄存器，通過查詢最低位檢測FIFO或RHR中是否有數(shù)據(jù)。DLL及DLM為波特率設置寄存器，通過對晶振分頻完成波特率的設置。當LCR的最高位為1時，才能改變DLL及DLM的設置。

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??? 以通道A為例，DSP對ST16C554初始化的C語言程序如下：
?? ?/*FOG1*/
??? *(char *)0xb0000032=0x80;/*lcr=80*/
??? *(char *)0xb0000002=0x08;/*dll=08*/
??? *(char *)0xb0000012=0x00;/*dlh=00*/
??? *(char *)0xb0000032=0x1b;/*lcr=1b*/
??? *(char *)0xb0000022=0x01;/*fcr=01*/
??? *(char *)0xb0000012=0x01;/*ier=01*/
??? *(char *)0xb0000022=0x03;/*fcr=01*/
??? *(char *)0xb0000022=0x01;/*fcr=01*/
??? 四個通道都設置為FIFO方式及中斷使能。通道A、通道B、通道C分別設置給RS232，波特率為115.2kBPS；通道D設置給RS485/422，波特率為921.6kBPS。
??? DSP對通道A的數(shù)據(jù)讀取程序如下：
??? while ((readtp & 0x01)!=0)
?? ? {readdata=*(char *)0xb0000002;/*read rhr */
???? readtp=*(char *)0xb0000052;/*read lsr */
??? }
4 與光纖陀螺的對接測試
??? 將該系統(tǒng)與光纖陀螺對接，測試表明該系統(tǒng)完全滿足設計要求。
??? 圖3為陀螺儀的標度因數(shù)測試結果，圖中橫坐標為輸入角速率，縱坐標為DSP輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)D/A轉換后的電壓輸出值，圖中曲線是根據(jù)輸入輸出數(shù)據(jù)用最小二乘法擬合求得的。

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