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1、湖 北 民 族 学 院 科 技 学 院信息工程系DSP课程设计报告书题目: TMS320VC5402与PC的串行通信及液晶显示系统的设计专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 2010年 6 月 24 日 学生姓名： 学号： 专业（班级）：电气工程及其自动化 课程设计题目： 基于TMS320VC5402与PC机的串型通信及液晶显示系统的设计 指导教师评语： 成绩： 指导教师： 年 月 日信息工程系课程设计成绩评定表摘要介绍了在串口工作模式下TMS320VC5402的多通道缓冲串口(McBSP)与PC实现串行通信的方法和在M6800时序下液晶控制器SED1335
2、的使用方法。给出了相应的硬件接口电路和应用软件。关键词：TMS320VC5402；McBSP；MAX3lll；液晶显示，SEDI335中图分类号：TN919；TN873 文献标志码：B目录1. 引言1.1 C5402简介.11.2 C5402与PC的串信.22. 接口电路设计.42.1 MAX31 1 1通用异步收发器.43. 详细设计.53.1 硬件电路.53.2 软件电路.63.3 液晶显示.83.4 接口电路设计.83.5 软件设计.94. 总结.10参考文献.10引言数字信号微处理器(DSP)是近十几年来兴起的一项新技术。DsP以其速度快、功能强的特点，逐渐进入传统单片机所占据的工业和
3、消费领域。TMS320VC5402(简称C5402)是德州仪器(Tt)公司1999年1O月推出的高性价比定点数字信号处理器(DSP)，该芯片以功耗低、功能强大、价格低廉而广泛应用于图像处理、语音处理、仪器仪表、通信、多媒体等领域。在C5402的诸多应用领域和应用系统中，与PC的串行通信和液晶显示是2个基本的组成部分。以下结合实例介绍C5402通过SPI接口协议与PC之间串行通信及与AT320240Q1型液晶显示模块的接口实现。1.1 C5402简介定点DSP芯片C5402的主要特点有：多总线结构(3条数据总线和1条程序总线以及对应的4条地址总线)；程序空间可扩展到1 Mb，数据空间和I0空间各
4、64 kb；4 kb位于片内ROM，包括压扩表、256点正弦表、引导程序等；16 kb位于片内双存取RAM，可存放程序和数据；可对32 bit的长字操作，1条指令内可以同时读人2个或3个操作数；6级流水线指令操作；单指令重复和指令块重复功能；4个外部中断，能够实现快速中断返回；2个多通道带缓冲同步串口(McBSP)；6通道DMA控制器；软件编程的在片锁相环(PLL)，具有倍频和分频功能；软等待状态发生器(SWWSR)，可对外部空间产生0-14个软等待；2个16 bit定时器；1个增强的8 bit并行主机接口HPI；符合IEEE11491标准的在片JTAG仿真接口，方便调试和修改；33 V IO
5、电压，18 V核电压，降低功耗；指令速率最高可达100MIPS，指令周期10 n。1.2 C5402与PC的串行通信C5402的McBSP串口C5402的高速、全双工、多通道缓冲串行接口(McBSP)方便的数据流控制可使其与大多数同步串行外围设备接口。C5402的McBSP接口信号包括：接收数据BDR，发送数据BDX，发送时钟BCIXO(，接收时钟BCLKR，接收帧同步BFSR，发送帧同步BFSX和外部输入时钟BCLKS。McBSP通过这7个管脚为外部设备提供数据通道和控制通道，其结构图如图1所示SPI接口协议串行外围设备接口SPI是MOTOROLA公司推出一种同步串行接口，容许CPU与各种外
6、围器件以串行方式进行通信、交换信息。SPI接口是一种主从式配置，包括一个主设备和一个或多个从设备。SPI接口以下4个信号：MISO 串行数据主人从出MOSI 串行数据主出从入SCK 串行时钟SS 从设备使能C5402通过相关的控制和配置寄存器，可以支持SP 接口协议。当C5402工作在时钟停止模式时与SPI接口协议兼容，此时，发送和接收器在内部得到同步，这时McBSP可作为SPI的主设备或从设备。2 接口电路设计2.1 MAX31 1 1通用异步收发器MAX3111通用异步收发器是MAXIM公司专门为小型微处理系统进行最优化设计的UART，它包括一个振荡器和一个可编程波特率发生器；具有一个可屏
7、蔽的中断源；另具有一个8字节的接收FIFO(先人先出)缓冲器。其应用SPI接口协议直接与主设备通信。它还包括2个RS一232电平转换器，这样无需再接人普通的电平转换器进行电平转换，从而使应用一个芯片即可实现具有SPI接口的微控制器与PC或是其他设备进行异步数据传输。同时其33 V供电性能更是适合低功耗设备的应用。3. 详细设计3.1 硬件电路当McBSP工作在时钟停止方式时，McBSP的发送时钟(BCLKX)对应于SPI串行时钟(SOK】；发送帧同步信号(B x)对应于SPI使能信号(Ss)。接收时钟信号(BCLKR)和接收帧同步信号(BPSR)没有用，在内部它们已经分别与BCLKX和BFsX
8、相连。在本系统中，将McBSP设置成SPI的主设备。发送输出信号BDX作为从设备SPI的MOSI信号，接收输入信号BDR接收从设备SPI的MISO信号。McBSP通过提供串行时钟来控制传输，BCLKx只在包传输期间有效，当不进行包传输时，它保持无效。BCLKX应设置为输出，BCLKR在内部与其相连。McBSP的BFSX引脚为从设备提供一个使能信号SS，此时BFSX设置为输出，在每个包发送时，产生一个帧信号。DSP中有一个专用于通信的数据延时参数，是为了消除主从设备之间的晶振偏差(可能是相位偏差，也可能是振荡频率偏差，也可能二者兼有)，使二者完全同步，该参数必须设为1。由于MAX3l11是33
9、V器件，所以可直接与TMS320VC54o2相连，二者工作于SPI模式，而MAX3111与PC的通信则是普通的异步通信，且符合RS一232电气标准，从而实现DSP与PC之间的异步串行通信。其接口电路如图2。3.2 软件设计(1)McBSP的初始化为了使TMS320VC54o2能与MAX31l1时序相配合，必须先设置相应的寄存器，初始化McBSP。步骤如下： 复位McBSP，使SPCR1(串口控制寄存器1)中的RRST，XRST与SPCR2 (串口控制寄存器2)中的FRST为0，并等待2个时钟周期。设置McBSP作为SPI的主设备及相关参数。设置SPCR2的GRST，对采样率发生器进行复位。 等
10、待2个采样率发生器时钟周期，使McBSP处于稳定状态。选择由CPU来控制McBSP，然后将RRST、XRST置1。等待2个采样率发生器时钟周期，使McBSP处于稳定状态。a动亿与仪表2OO50)(2)接收及发送子程序C5402接收和发送数据之前应判断SPCR1中的RRDY和SPCR2中的XRDY位的状态。如果为1，则表示可以接收或发送下一个数据。发送子程序如下：void write_bsp(int dataout) 从串口0发送数据*(volatile int*)SPSA ADDR(0)：SPCR2 SUBADDR；while(!( (volatile int )SPSD_ADDR(0)&0)
11、【0oo2)； 等待AKRDY置1(volatile u16 )DXR1_ADDR(0)=dataout；(3)MAX31 l1的工作模式和波特率设置在进行通信之前，TMS320VC5402必须先向MAX3111写人命令控制字，之后才能正确地传输数据。如需按8位数据位、1位停止位、无奇偶校验位、波特率为192 k(晶振采用3686 4 MHz)、使能接收和发送中断的标准进行异步数据传输，只需如下配置即可：write_bsp(0xc80a)。(4)中断在本系统中，DSP通过查询方式实现MAX3l11的中断请求，这可以节约中断源，充分利用了C5402的内部资源。BIO口是C54o2的一个输入口，当
12、低电平有效时，有条件的执行分支转移。当TMS320VC5402发送或接收一个数据之后，BIO引脚就不停的采样MAX3l11的中断源IRQ，当其为低时，表明MAX3111已经接收或发送一个数据了。由于IRQ为低电平必须持续一段时间，在这段时间内如果C5402继续发送数据，则会导致数据丢失，因此必须再等待IRQ跳变至高电平时再继续下一个数据的发送或接收。3.3液晶显示SED1335控制器介绍AT320240Q1型液晶显示屏是一款内嵌SED1335控制器的液晶显示屏在同类产品中，SED1335有功能较强的IO缓冲器、指令丰富、4位数据并行发送等特点，并且AT320240Q1的对比度电压是正电压，可以
13、从电源直接分压得到，从而简化电路。SED1335控制器具有13条指令，多数指令带有参数。SED1335在接口部设置了适配8080系列和M6800系列MPU的2种操作时序电路。通过引脚SELl，SEL2的设置，可选择其中之一。在本系统中，考虑到C5402的I0空间的控制引脚功能与M680o系列MPU的控制引脚功能适配，在此选择后者。3.4 接口电路设计AT320240Q1的控制信号线有：E(使能信号)、RW(读写选择信号)、CS(片选信号)、AO(写指令、读数据写数据，读忙标志)。这四根信号线正确控制是液晶正常工作的关键。采用EPM7128作逻辑译码，具体的控制用AHDL语言编写如下：CS=!A
14、15#!A14#A13IS：AO=A00；E=!IOSTRB；RW=DSPRW；其中：DSP 为C5402的RW 信号，A00为C54o2最低位地址。可以看出指令口地址为c001h，数据口地址为c000h。对于液晶显示屏的数据接口，因为C5402与液晶显示屏均由33 V供电，可以直接将二者数据线相连，这样C5402就能将ROM或RAM 中的数据直接送入控制器的缓存中以便显示，具体连接如图33.5 软件设计C5402的并行IO口读写周期可以通过设置相关的寄存器来改变，考虑到SED1335每次读写时间要大于160 as，为了与SED1335时序相吻合，必圆须设置好DSP的CLKMD (时钟方式寄存
15、器)和SWWSR(软件等待状态寄存器)寄存器，使其每个读写周期足够长。当CLKMD=0)【O7FF，SWWSR=0)【9246时，C5402的一个时钟周期是100 as，并且在I0空间插入了一个时钟周期的等待时间。经示波器观察C5402在一个写周期内 有效时间是300ns，!IOSTRB高电平有效时间达到180 as，这完全可以满足AT320240Q1的时序要求。软件采用C编写，具体为：液晶初始化一清屏一从ROM或RAM 中读取数据传送给液晶显示。在初始化时要注意SYSTEMSET指令的设置，如果该指令出现错误，则显示必定不正常。C5402访问AT320240Q1的命令口和数据口定义如下：io
16、port unsigned int porte001；定义命令口ioport unsign ed int portcO00；定义数据口#define wclcd portcO01#define wdlcd portcO00对命令口、状态口读写数据可以直接赋值。如执行SYSTEMSET指令时，wclcd=0x40。本系统关于初始化的代码如下：int lcdini l8=Ox30,Ox87，Ox07，ox27,Ox32,0xef,Ox28，OxOO；wclcd=OxO040； 液晶复位for(ii-O；ii8；ii+)wdlcd=lcdinilii；4 总结所设计的C5402与PC的串行通信及液晶显示的方案已经成功应用于作者开发的一个手持仪器中。实践表明，该方案所用硬件少，通信实时性高，数据传输可靠，液晶显示正常。在许多基于DSP开发的便携式应用系统中将有广阔的应用前景。参考文献：【1】TMS320C54xx DSP E ced Peripherals Ref Setvo1_5；z1June199l9【2】戴明桢，周建江TMS320C54X DSP结构、原理及应用【M】北京：北京航空航天大学出版社，2001【3】北京精电蓬远有限公司SED1335控制器图形液晶显示模块使用手册【Z】