TMS320C3X串口擴(kuò)展技術(shù)

摘要：介紹了TMS320C3X DSP串口的一種擴(kuò)展方法，給出該接口電路的Verilog HDL實(shí)現(xiàn)。該接口電路已被作者應(yīng)用到實(shí)際系統(tǒng)中，仿真和實(shí)踐證明該電路穩(wěn)定可靠，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：數(shù)字信號(hào)處理器 硬件描述語(yǔ)言 接口電路

TMS320C3X是TI公司生產(chǎn)的第三代數(shù)字信號(hào)處理器，目前已相繼推出C30、C31、C32和VC33等四種類型，由于其性價(jià)比高而被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域中。

TMS320C3X是一種32bit的浮點(diǎn)DSP，其程序、數(shù)據(jù)和外設(shè)地址都映射在同一存儲(chǔ)空間，并有豐富的尋址方式和較大的尋址空間，因此對(duì)外設(shè)的訪問(wèn)非常靈活方便。但在實(shí)際應(yīng)用中往往也要考慮一些不利因素：一是外部總線速度高、地址線寬，因此增加外對(duì)接口電路的時(shí)序要求較高，且電路連接較復(fù)雜；二是頻繁的外設(shè)訪問(wèn)操作易產(chǎn)生流水線沖突而影響整體性能。DSP的串口有較強(qiáng)的設(shè)備管理能力，與外設(shè)連接也很簡(jiǎn)單，因此成為DSP與低速外設(shè)交換數(shù)據(jù)的首選。但在TMS320C3X系列中，除TMS320C30提供兩個(gè)串口外，其它幾種芯片都只有一個(gè)串口，在很多情況下限制了這些芯片的進(jìn)一步使用。本文針對(duì)C3X串口的特點(diǎn)，以TMS320C3X與TLC3204X連接為例，設(shè)計(jì)了一種串口擴(kuò)展方法。

1 TMS320C3X與TLC3204X連接簡(jiǎn)介

TLC3204X是TI公司生產(chǎn)的話帶模數(shù)接口芯片（AIC），可與TMS320C3X等多種DSP芯片的串口直接相連，其A/D、D/A轉(zhuǎn)換精度為14bit，按16bit方式傳送，其中兩位用于芯片控制和啟動(dòng)輔助通信[1]。圖1是TLC3204X與TMS320C3X串口的連接圖[2]。AIC與DSP通過(guò)DX和DR交換數(shù)據(jù)，AIC的主時(shí)鐘信號(hào)（MCLK）由DSP的定時(shí)器0提供，而AIC的移位脈沖（SCLK）作為串口的發(fā)送時(shí)鐘（CLKX）和接收時(shí)鐘（CLKR），發(fā)送和接收幀同步信號(hào)分別由AIC的FSX和FSR提供。DSP串口以16位變速傳送方式工作，AIC按字方式傳送數(shù)據(jù)。

2 TMS320C3X串口擴(kuò)展原理

一般而言，外設(shè)數(shù)據(jù)字長(zhǎng)較短，而TMS320C3X串口數(shù)據(jù)字長(zhǎng)可靈活配置。利用這一特點(diǎn)，只要增設(shè)少量的外部電路，就能在現(xiàn)有基礎(chǔ)上擴(kuò)展接口。在本例中，TLC3204X數(shù)據(jù)是16bit字長(zhǎng)，因此只要將TMS320C3X串口設(shè)定為32bit傳送方式，每個(gè)TLC3204X各點(diǎn)用16bit，就能將該串口一分二。圖2為TMS320C3X與兩片TLC3204X的連接示意圖，其接口電路的設(shè)計(jì)可分為發(fā)送和接收兩部分的設(shè)計(jì)。

2.1 發(fā)送接口電路

該接口應(yīng)完成兩個(gè)任務(wù)。一是接收來(lái)自TMS320C3X串口的32bit數(shù)據(jù)，由TMS320C3X提供移位脈沖CLKX，幀同步信號(hào)（FSX）由接口電路提供，其時(shí)序如圖3所示。二是將32bit數(shù)據(jù)會(huì)解為兩個(gè)16bit數(shù)據(jù)，然后再轉(zhuǎn)送到兩個(gè)TLC3204X芯片，由TLC3204X芯片提供發(fā)送時(shí)鐘SCLK和幀同步信號(hào)FSX以及完成信號(hào)EODX。傳送時(shí)序如圖4所示。

2.2 接收接口電路

該接口電路是發(fā)送接口電路的逆過(guò)程，其時(shí)序如圖5和圖6所示。

3 接口電路的實(shí)現(xiàn)

Verilog HDL[3]描述硬件單元的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且易讀，是當(dāng)前最流行和通用的兩種硬件描述語(yǔ)言之一，得到眾多EDA工具的支持，因此利用該語(yǔ)言進(jìn)行電路設(shè)計(jì)可以節(jié)省開(kāi)發(fā)成本并縮短開(kāi)發(fā)周期。

3.1 接口電路的頂層Verilog HDL描述

module DSP_TLC(SCLK1,DX1,FSX1,EODX1,DR1,FSR1,

EODR1,SCLK0,DX0,FSX0,EODX0,DR0,FSR0,EODR0,

CLKX,DX,FSX,DR,FSR,RESET);

input FSX1,EODX1,FSX0,EODX0,DX,CLKX,RESET;

output FSX,DX1,EX0;

input DR1,SCLK1,FSR1,EODR1,DR0,SCLK0,FSR0, EODR0;

output FSR,DR;

Transmit TRA(DX1,SCLK1,FSX1,EODX1,DX0,SCLK0,

FSX0,EODX0,DX,CLKX,FSX,RESET);

Receive REC(DR1,SCLK1,FSR1,EODR1,DR0,SCLK0,

FSR0,EODR0,DR,CLKX,FSR,FESET);

Endmodule

3.2 發(fā)送接口電路的Verilog HDL描述

module Transmit(DX1, SCLK1,FSX1,EODX1,DX0,

SCLK0,FSX0,EODX0,DX,CLKX,FSX,RESET);

input SCLK1,FSX1,EODX1,SCLK0,FSX0,EODX0;

input DX,CLKX,RESET;

output FSX,DX1,DX0;

reg [31:0] tmp_DX,temp_DX;

reg [1:0] tmp_EODX;

reg [4:0] DX_count;

assign DX1=temp_DX[31];

assign DX0=temp_DX[15];

assign FSX=(tmp_EODX = =2'b11)? 1'b0:1'b1;

always @(negedeg CLKX or negedge RESET)

begin

if (RESET= =1'b0)

begin

tmp_DX =32'b0;

tmp_EODX =2'b0;

DX_count =5'b0;

end

else

begin

if (EODX1 = =1'60)tmp_EODX[1] =1'b1;

if (EODX0 = = 1'b0)tmp_EODX[0] =1'b1;

if (DX_count = =5'b11111)tmp_EODX =2'b0;

if (FSX = =1'b0)

begin

tmp_DX[0] =DX;

tmp_DX[31:1] =tmp_DX[30:0];

DX_count =DX_count +1;

end

else

DX_count =5'b0;

end

end

always @(posedge SCLK1)

begin

if (FSX1 = =1'b0)

temp_DX[31:17] =temp_DX[30:16];

else

temp_DX[31:16] =tmp_DX[31:16];

end

always @(posedge SCLK0)

begin

if (FSX0 = =1'b0)

temp_DX[15:1] =temp_DX[14:0];

else

temp_DX[15:0] =tmp_DX[15:0];

end

endmodeule

3.3 接收接口電路的Verilog HDL描述

module Receive(DR1,SCLK1,FSR1,EODR1,DR0,SCLK0,FSR0,EODR0,DR,CLKR,FSR,RESET);

input DR1,SCLK1,FSR1,EODR1,DR0,SCLK0,FSR0,EODR0;

input CLKR,RESET;

output FSR,DR;

reg [31:0] tmp_DR,temp_DR;

reg [1:0] tmp_EODR;

reg [4:0] DR_count;

assign DR=(FSR = =1'b0) ? tmp_DR[31]:1'bz;

assign FSR=(tmp_EODR = =2'b11)?1'b0:1'b1;

always @(posedge CLKR or negedge RESET)

begin

if (RESET = =1'b0)

begin

tmp_DR =32'b0;

tmp_EODR =2'b0;

DR_count =5'b0;

end

else

begin

if (EODR1= =1'b0) tmp_EODR[1] =1'b1;

if (DR_count = =5'b11111) tmp_EODR =2'b0;

if (FSR = =1'b0)

begin

tmp_DR[31:1] = tmp_DR[30:0];

DR_count =DR_count +1;

end

else

begin

DR_count =5'b0;

tmp_DR = temp_DR;

end

end

end

always @(negedge SCLK1)

begin

if (FSR1= =1'b0)

begin

temp_DR[16] =DR1;

temp_DR[31:17] =temp_DR[30:16];

end

end

always @(negedge SCLK0)

begin

if (FSR0 = 1'b0)

begin

temp_DR[0] =DR0;

temp_DR[15:1] = temp_DR[14:0];

end

end

endmodule

本文介紹了一種TMS320C3X串口擴(kuò)展技術(shù)，并用Verilog VDL語(yǔ)言進(jìn)行描述，利用中小容量的CPLD或FPGA就有實(shí)現(xiàn)該接口功能。該電路已被作者應(yīng)用到實(shí)際系統(tǒng)中，仿真和實(shí)踐證明該接口穩(wěn)定可靠，具有定的應(yīng)用價(jià)值。