基于VK3366 的DSP 異步串行通信的設(shè)計(jì)

隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理器的可靠性也越來越高，應(yīng)用亦越來越廣。在DSP應(yīng)用系統(tǒng)中通常需要由DSP接受上位機(jī)的控制信號(hào)或進(jìn)行下位機(jī)通信，最常見的方式是采用異步串行接口RS 232或RS4 22來實(shí)現(xiàn)。本文的信號(hào)采集模塊采用TMS320C6713B 芯片為例，但沒有集成UART接口，因此進(jìn)行擴(kuò)展異步串口通訊芯片或者配置McBSP以實(shí)現(xiàn)與其他串行設(shè)備高速異步通信。本文選擇異步串口擴(kuò)展芯片VK3366進(jìn)行擴(kuò)展。

1 數(shù)據(jù)采集硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)采集電路系統(tǒng)主要包括：數(shù)據(jù)信號(hào)處理TMS320C6713B 子系統(tǒng)、AIC32 音頻采集電路子系統(tǒng)和異步串口擴(kuò)展芯片VK3366系統(tǒng)等，其邏輯框圖如圖1所示。音頻采集電路子系統(tǒng)負(fù)責(zé)采集外部語音信號(hào)，數(shù)字信號(hào)處理器TMS320C6713B子系統(tǒng)進(jìn)行采集數(shù)據(jù)的信號(hào)處理，VK3366子系統(tǒng)負(fù)責(zé)系統(tǒng)接口擴(kuò)展進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

1.1 數(shù)字信號(hào)處理器子系統(tǒng)

TMS320C6713B(簡稱C6713)是美國德州儀器公司(TI)推出一款32位浮點(diǎn)型高速數(shù)字處理器DSP,它可在300 MHz的時(shí)鐘頻率下實(shí)現(xiàn)1 800 MIPS/2 400 MFLOPS的定點(diǎn)和浮點(diǎn)運(yùn)算，極大滿足了高速數(shù)據(jù)采集與實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)對(duì)信號(hào)處理速度的要求。采用2級(jí)Cache結(jié)構(gòu)，片上共有264K×8 b存儲(chǔ)器。C6713的具有豐富的片上外設(shè)設(shè)備，已經(jīng)在圖像處理、數(shù)字信號(hào)處理以及自動(dòng)控制等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。McASP接口可以外擴(kuò)音頻芯片，32 b的外部存儲(chǔ)器接口(EMIF)可以外接異步設(shè)備、外擴(kuò)存儲(chǔ)器設(shè)備，并可尋址512 MB的片外存儲(chǔ)空間，豐富的外設(shè)接口滿足本次設(shè)計(jì)的要求。

1.2 UART芯片VK3366基本特性

異步串口擴(kuò)展芯片VK3366 是成都維肯科技研制的業(yè)界首款具備I2C/UART/SPI/8 位并行總線接口的4 通道UART擴(kuò)展器件，該芯片在通信系統(tǒng)等實(shí)時(shí)性要求較高場合有良好的應(yīng)用效果。其擴(kuò)展子通道的UART具備以下功能特點(diǎn)：每個(gè)子通道UART的波特率、字長、校驗(yàn)格式進(jìn)行獨(dú)立設(shè)置，最高提供1 Mb/s的通信速率。每個(gè)子通道獨(dú)立設(shè)置工作模式，包括IrDA 紅外通信、RS 485自動(dòng)收發(fā)控制、9位網(wǎng)絡(luò)地址自動(dòng)識(shí)別、軟件/硬件自動(dòng)流量控制和廣播接收等高級(jí)工作模式。每個(gè)子通道具備收/發(fā)獨(dú)立的16 BYTE FIFO,FIFO的中斷為4級(jí)可編程條件觸發(fā)點(diǎn)。提供一個(gè)子通道的調(diào)制解調(diào)器控制信號(hào)。無需采用地址線控制串口擴(kuò)展方式，而是通過芯片內(nèi)置的協(xié)議處理器實(shí)現(xiàn)多串口擴(kuò)展，以減少C6713通用I/O 的使用個(gè)數(shù)，降低系統(tǒng)布線難度。本次設(shè)計(jì)通過模式選擇使VK3366實(shí)現(xiàn)一個(gè)8位并行數(shù)據(jù)總線與4 通道UART 串行總線數(shù)據(jù)通信相互轉(zhuǎn)換的功能。

1.3 VK3366的通信接口硬件設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)采集電路模塊中C6713B的2路SPI、I2C接口都已經(jīng)被其他接口使用，因此選擇C6713 的外部存儲(chǔ)器(EMIF)接口來實(shí)現(xiàn)4 通道UART 串行總線數(shù)據(jù)擴(kuò)展。

C6713的32位EMIF接口用于擴(kuò)展外圍異步設(shè)備，EMIF接口包括數(shù)據(jù)線、地址線、讀/寫控制信號(hào)、片選空間等。C6713 上EMIF 共提供4 個(gè)外設(shè)片選空間CE[3:0].

UART 芯片VK3366 采用3.3 V 電源供電，使VK3366 與C6713B的EMIF直接連接，無需連接額外的電平轉(zhuǎn)化芯片，節(jié)約了空間。VK3366 選通信號(hào)CS 與C6713B 的CE3 直接相連，讀/寫信號(hào)WR,RD 與C6713B 的ARE,AWE 直接相連，從而將系統(tǒng)中地址0xB0000000~0xBFFFFFFF 分配給VK3366 芯片，以便按照統(tǒng)一編址來讀/寫VK3366的寄存器了。

VK3366的M0,M1引腳分別接高電平和地[1:0],即將VK3366 的主接口設(shè)置成8 位并行數(shù)據(jù)總線模式與4 通道UART串行總線數(shù)據(jù)通信模式相互轉(zhuǎn)換的工作模式。復(fù)位引腳通過上拉電阻接到3.3 V電源上，平時(shí)保持該引腳工作高電平。為了保證復(fù)位的可靠性，復(fù)位信號(hào)時(shí)間要保持20 ms以上。中斷引腳通過上拉電阻接到3.3 V電源上保持高電平，當(dāng)全局中斷產(chǎn)生，引腳信號(hào)變成低電平。VK3366的中斷信號(hào)引腳與C6713的INT5相連。

VK3366的8位并口命令和數(shù)據(jù)是共用8位地址總線，通過其A0(數(shù)據(jù)/控制)信號(hào)引腳進(jìn)行切換。4 個(gè)子通道的選擇通過命令字控制，在系統(tǒng)中僅占用2個(gè)地址空間，無需額外的通道指示信號(hào)線。本文設(shè)計(jì)電路中使用C6713的通用I/O口GP11引腳與VK336的A0引腳相連來進(jìn)行數(shù)據(jù)/地址的控制選擇。VK3366 擴(kuò)展模塊采用11.059 2 MHz晶體振蕩器。VK3366的4個(gè)子串口分別與語音模塊、GPS定位模塊、無線通訊模塊和手持顯示設(shè)備相連，具體模塊電路連接如圖2所示。

2 VK3366 異步通信軟件設(shè)計(jì)

VK3366異步通信軟件設(shè)計(jì)主要包括DSP 初始化、主函數(shù)、VK3366初始化和數(shù)據(jù)發(fā)送/接收等部分。C語言作為一種高級(jí)語言，具有清晰易懂、可維護(hù)性和可移植性好、通用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，尤其對(duì)算法的編寫更加容易，因此本文在TI公司CCS 3.3編譯環(huán)境下采用C語言進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。

2.1 DSP初始化

C6713 上電后，首先要對(duì)DSP 的EMIF 進(jìn)行配置。

本設(shè)計(jì)將CE3作為VK3366的片選，代碼如下：

*(int *)EMIF_CE3 = 0xffffff03;

即設(shè)置CE3部分為8位數(shù)據(jù)格式擴(kuò)展，然后配置鎖相環(huán)PLL 寄存器，從而在不同部分產(chǎn)生不同時(shí)鐘，如DSP內(nèi)核、內(nèi)部外圍控制和外部存儲(chǔ)器接口等。

2.2 VK3366初始化

VK3366初始化主要包括以下兩部分：

(1)VK3366復(fù)位

VK3366為低電平復(fù)位，復(fù)位時(shí)或復(fù)位后，各子串口處于禁止收發(fā)狀態(tài)。VK3366的復(fù)位過程是通過上電后外接阻容來實(shí)現(xiàn)的。

(2)子串口配置

C6713B首先通過GP11口來選擇寄存器地址，然后通過接口全局控制寄存器對(duì)VK3366 進(jìn)行配置。

VK3366 的寄存器為6 位地址編號(hào)，地址000000~111111,其中有7 個(gè)全局寄存器、10 個(gè)子串口寄存器。

為了實(shí)現(xiàn)DSPTMS320c6713 對(duì)VK3366 的準(zhǔn)確控制，應(yīng)配置VK3366相應(yīng)寄存器。同時(shí)要嚴(yán)格按照VK3366的寫時(shí)序，如圖3所示。讀時(shí)序如圖4所示。

具體代碼如下：

實(shí)際信號(hào)處理卡電路板如圖5所示。

3 結(jié)語

本文主要闡述了基于異步串口芯片VK3366 擴(kuò)展C6713 的串口理卡中的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。使用C 語言編寫VK3366的驅(qū)動(dòng)程序，在CCS3.3編譯器上通過編譯，實(shí)現(xiàn)了C6713的串口擴(kuò)展。本設(shè)計(jì)已在實(shí)際項(xiàng)目中得到應(yīng)用，為DSP擴(kuò)展串口通信提供了一種新的傳輸方式和途徑。