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1、DSP与PC机串行通讯在减摇水舱试验台架控制系统中的应用DSP与PC机串行通讯在减摇水舱试验台架控制系统中的应用ronggang导语：针对TI公司的TMS320LF2407，在具体描绘其串行通讯接口和模块的根底上，结合减摇水舱试验台架控制系统，介绍了实现DSP与PC机串行通讯的设计方法，并给出了相关的框图和程序摘要：针对TI公司的TMS320LF2407，在具体描绘其串行通讯接口和模块的根底上，结合减摇水舱试验台架控制系统，介绍了实现DSP与PC机串行通讯的设计方法，并给出了相关的框图和程序。关键词：DSP串行通讯接口减摇水舱试验台架TMS320LF2407是美国TITexasInstrume
2、nts公司专为数字伺服控制和嵌入式控制系统而推出的一种低功耗、高性能16位定点DSP芯片。通过把高速的数字信号处理器内核和功能强大的片内外设集成在一起，DSP成为传统的微控制单元和多片设计系统的一种理想替换品。在减摇水舱试验台架控制系统工作经过中，需要实时修改DSP中控制器参数等变量，因此怎样实现PC机与DSP的可靠通讯成为一个重要问题。串行通讯具有连接简单、使用灵敏方便、数据传递可靠等优点，在工业监控、数据收集和实时控制系统中得到了广泛应用。因此，本系统中采用了串行通讯进展参数传送。本文基于减摇水舱试验台架控制系统，设计了一种实现DSP与PC机串行通讯的方案。2减摇水舱试验台架控制系统减摇水
3、舱是减小船舶横向摇摆的重要减摇装置之一，对减摇水舱除了进展理论研究外，建立减摇水舱的试验装置是对减摇水舱进展研究的重要手段。减摇水舱试验台架是研究和设计减摇水舱的重要试验设备，它可以模拟实际舰船在海浪中的运动，研究水舱的运动、控制规律，并可测得其减摇效果。为了使水舱试验台架可以模拟实船在海浪中的运动并研究水舱的实际作用效果，必须有一套可以模拟海浪横摇力矩的力矩伺服系统。由于海浪横摇力矩幅值和频率变化很快，对力矩伺服系统的要求较高，所以试验台架采用电液力矩伺服系统。减摇水舱试验台架系统如图1所示。align=center图1减摇水舱试验台架系统框图/align在减摇水舱试验台架控制系统中，采用P
4、C机和DSP的主从式构造。PC机作为上位机，提供海浪横摇力矩信号、对一些传感器收集得到的数据进展显示，而DSP作为下位机，完成对减摇水舱试验台架电液伺服系统的实时控制。其输出电压信号经伺服放大器控制流量电液伺服阀，由伺服阀控制摆动油缸，由液压油缸驱动试验台架系统，摆动油缸输出的海浪横摇力矩由传感器检测送至DSP构成闭环控制回路。3TMS320LF2407及串行通讯接口SCI3.1TMS320LF2407简介TMS320LF2407除了具有TMS320系列DSP的根本功能，还具有一些合适应用于数字伺服控制的特点。采用高性能静态CMOS技术，使得供电电压为3.3V，降低了控制器的功耗，而且高达40
5、MIPS的执行速度使指令周期缩短到25ns，进步了控制器的实时控制才能。TMS320LF2407片内有高达32K16位的Flash程序存储器，544字的双端口RAMDARAM和2K字的单口RAMSARAM。TMS320LF2407的片内外设非常丰富，包括两个事件治理器模块、10位A/D转换模块、看门狗定时器、CAN现场总线接口、基于锁相环PLL的时钟发生器、PWM信号通道、串行外设接口SPI、串行通讯接口SCI。TMS320LF2407提供的片内外设资源使得数字伺服控制应用中所需使用的外围芯片大大减少了，为应用系统的设计提供了方便3.2串行通讯接口SCI串行通讯模块的存放器是8位的，并且可编程
6、。串行通讯接口SCI支持DSP和其他使用标准NRZ非归零格式的异步外设之间的异步串行数字通讯。SCI模块会对接收到的数据进展测试，如连续测试、奇偶性、超时以及帧错误测试等，以确保数据的完好性。可编程18位数据长度和12位停顿位。SCI模块有双缓冲的发送器和接收器，每个都有独立的使能位和中断位，两者可独立工作，也可同时在全双工形式下工作，并且发送和接收操纵均可通过中断和查询两种方式来进展。在该模块中，通过对一个16位波特率选择存放器编程，可获得超过65000种不同的波特率。在TMS320LF2407与其他异步外设的串行通讯中，对SCI模块的控制、波特率和字符格式的选择、操纵方式和通讯协议的选择、
7、中断优先级的选择和使能等都是通过对相关存放器编程来实现的。4本系统中串行通讯设计方法及协议SCI有两种多处理器协议，即空闲线多处理器形式和地址线多处理器形式。这些协议允许在多个处理器之间进展有效的数据传输。在本系统中，采用空闲线形式。在此形式下，当接收到数据块起始信号后，串行通讯接口被唤醒。处理器识别下一个串行通讯接口中断。中断效劳程序将接收到的地址与自己的地址进展比拟。假如该CPU正在被寻址，那么中断效劳程序去除SLEEP位，并接收数据块中剩余的数据。假如该CPU不被寻址，那么SLEEP位仍保持置位。这样就允许CPU继续执行它的主程序而不被SCI所中断，直到检测到下一个块的起始信号。DSP接
8、收和发送数据可以采用查询或者中断两种形式来实现。本系统中采用中断方式来接收PC机所传来的参数，这里主要介绍该形式下数据接收和发送的详细方法。TMS320LF2407串行通讯接口模块的数据接收和发送均有其独立的外设中断向量，并可使用高优先级或者低优先级，中断效劳程序可通过检查外设中断向量存放器的值来转入相应的接收或者发送中断处理程序。在串行通讯中，双方必须使用一样的波特率。SCI使用一个16位波特率选择存放器可获得65000种不同的可编程波特率，波特率由系统时钟SYSCLK频率和波特率选择存放器决定，不同通讯形式下的串行通讯接口波特率计算方法如下：BRR=1到65535时SCI异步波特率=BRR
9、=0时SCI异步波特率=BRR为波特率选择存放器的十六位值在本系统的串行通讯经过中，波特率设为9600bit/s，八位数据位，一个停顿位，奇校验。为了实现通讯，PC机与TMS320LF2407之间必须采用一样的通讯协议。5串行通讯硬件接口电路及软件编程5.1硬件接口电路PC机串行口使用的是标准RS-232-C电平，低电平“0在+5V+15V之间，高电平“1在-5V-15V之间。而TMS320LF2407的电源为3.3V，低电平“0在+0.4V+0.8V之间，高电平“1在+2.4V+2.8V之间。为了使二者电平匹配，在DSP与PC机之间必须进展电平逻辑转换，本系统中采用的是MAXIM公司的MAX
10、232集成芯片。详细硬件接口电路如下图。align=center图2DSP与PC机串行通讯硬件接口图/alignDSP中通讯程序设计DSP的SCI模块使用中断来接收PC机所传送来的参数，供控制算法主程序调用，DSP中串行数据接收流程图如图3所示。align=center图3DSP串行数据接收流程图/alignDSP接收的数据为十六位，所以需要对高八位和低八位分别进展接收，高八位左移八位加上低八位，就是所要的十六位数据，接收的数据依次保存在首地址为4002h的连续单元中。下面为SCI模块初始化和接收中断两局部的汇编语言源程序。SCI初始化程序如下：LDP#0E1hSPLK#0003h,MCRA;
11、选中SCI输入输出引脚LDP#0E0hSPLK#27h,SCICCR;1个停顿位，八位数据，奇校验，;空闲线方式，制止自测试SPLK#0003h,SCICTL1;允许TX，RX和内部SCICLK;制止RXERR，SLEEP，TXWAKESPLK#0002h,SCICTL2;允许RX中断，制止TX中断SPLK#0002h,SCIHBAUDSPLK#0008h,SCILBAUD;40MHzSYSCLK下，波特率为9600bpsSPLK#0023h,SCICTL1;放弃复位SCILARAR0,#SCITXBUFLARAR1,#SCIRXBUF;载入两个缓冲器的地址LDP#0SPLK#04002h,R
12、TB;定义接收数据的首地址SPLK#01h,NUM;设置判别高8位还是低8位的变量SPLK#0,RTD;接收数据存放器串行数据接收中断程序如下：SCI_INT:LDP#0LACC#02hSUBNUMBCNDhigh,GT;判定是否为高8位数据MAR,AR1LACC,AR1ADDRTDSACLRTDLACCRTBTBLWRTDADD#1SACLRTBSPLKNUMhigh:;读高8位数据MAR,AR1LACC,AR1SACLRTDLACCRTD,8SACLRTDSPLK#02h,NUMPC机中通讯程序设计在PC机中，串口通讯的程序是用VisualBasic6.0开发的，调用的是Microsoft
13、公司提供的MSComm控件。MSComm控件为应用程序提供了通过串行接口收发数据的简便方法，在VB、VC、Delphi等语言中均可使用。它提供两种处理通讯的方式：事件驱动方式和查询方式。在这里我们采用的是事件驱动方式，这种方式是处理串行端口交互作用的一种非常有效的方法，其优点是程序响应及时，可靠性高。在程序中可以利用该控件的OnComm事件来捕捉并处理发送和接收等通讯事件;OnComm事件还可以检查和处理通讯错误。MSComm控件的主要属性及其功能如表1所示。表1MSComm控件的主要属性及功能在上位机的程序设计中，首先进展串口参数初始化设置：PrivateSubForm_LoadIfMSCo
14、mm.PortOpen=TrueThenMSComm.PortOpen=FalseEndIf关闭串行端口intPort=1serSet=9600,O,8,1MSComm.CommPort=intPort选择串行端口MSComm.Settings=serest设置波特率9600bps,一个停顿位，八个数据位，且为奇校验MSComm.OutBufferSize=512设置发送缓冲区大小MSComm.PortOpen=True翻开串行端口串口通讯应用程序的界面如图4所示。align=center图4上位机通讯程序界面/align在减摇水舱试验台架控制系统中，采用PC机和DSP的主从式构造。为了进步实时控制的效果，需要进展上位机与下位机之间的串行通讯。本文设计的串行通讯方法，简便可靠，并且在实际应用中获得了良好的效果。1刘和平，等.TMS320LF240XDSP构造、原理及应用.北京：北京航空航天大学出版社，2002.2清源科技.TMS320LF240XDSP应用程序设计教程.北京：机械工业出版社，2003.3仵浩，等.VisualBasic串口通讯工程开发实例导航.北京：人民邮电出版社，2003.