一种基于TMS320C55x DSP的UART通信设计

　　1 引言

　　MS320C55x数字信号处理器通过多通道缓冲串口(McBSP)提供了与外设的多种同步串行通信方式。然而，由于DSP中串行通信由数据信号、帧同步信号和时钟3种信号配合实现，其中帧同步信号和数据信号由不同的数据线传输。而异步串行通信则在一根传输线上实现数据发送或接收，且不需要专门的时钟信号线。因此DSP与异步设备的接口，如UART通信实现相对复杂，需要对McBSP的相关寄存器进行正确初始化。DSP中实现全双工异步通信的通常做法是使用专用的串行接口芯片，如TL16C550，这种设计方法编程相对简单，但增加了设计成本和电路复杂度。本文介绍了一种TMS320C55x DSP芯片利用McBSP和DMA直接实现UART的方法，基于该方法实现的DSP异步串行通信模块已成功应用于控制偏振图像采集处理的DSP硬件设备中。 www.51kaifa.com/

　　2 UART在DSP上的实现

　　异步串行通信要求DSP能够模拟和检测到UART的帧信号。由于DSP串口是同步串口，而且DSP时钟为高速时钟，经分频或倍频后无法保证与UART的异步串行时钟精确同步。DSP的帧同步信号无法与UART的帧信号同步，造成串行通信信号中信号位的偏移。最好的解决方法是减小偏移和对接收的数据流进行过采样，本文采用了对UART信号的16倍过采样。www.51kaifa.com/

　　2.1 McBSP设置

　　DSP的McBSP通过3种信号实现同步通信：数据、帧同步和时钟。异步通信发送和接收各在一条线上进行，具有自己的帧时序。

　　UART的通信时钟由使用的通信波特率(每秒传输的数据位个数)决定，通常为2400，9600，19200等。DSP与UART异步通信时，由于DSP的内部时钟频率通常都不是UART时钟频率的整数位，因而会造成双方通信时数据位的偏移，为了尽量减小这种偏移，McBSP的串口时钟需要正确的设置时钟频率以达到与UART波特率相匹配。

　　数据包(PKTBITS)由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位组成，起始位为1位，停止位通常为1，1.5，2位，数据数通常为8位，如何使用校验，那么数据包还包括1位校验位。以上数据位中，每1位都被DSP以16倍波特率的时钟频率过采样。

　　发送时，为保证UART能收到半个停止位，需要将DSP的McBSP发送端口设置为2相的数据帧。第1相为16位的数据字，第2相为8位的数据字。那么第1相数据长度为(起始位+数据位+校验位)个字，第2相长度为停止位的字长。发送时的总帧长(TxPKTBITS)为这两相的总字长。接收数据包格式与发送相似，其结构如图2所示。DSP的串口发送引脚与外部串口设备的接收引脚相连，不使用FSX引脚和CLKX引脚。

　　接收时，McBSP通过接收帧同步信号引脚(FSR)检测数据的到来，根据帧同步信号的不同，帧同步信号可配置成上升沿触发或下降沿触发，由于UART的起始位为低电平，因此使用下降沿触发。将UART发送数据信号与McBSP的数据接收引脚DR和FSR相连，实现用UART的发送信号触发McBSP的接收帧同步信号。在McBSP接收一帧数据期间，为了防止下降沿再次触发一帧数据接收，McBSP应该设置为接收数据包期间忽略帧同步信号。