引言
---tms320vc5402(以下簡(jiǎn)稱(chēng)c5402)是德州儀器公司1999年推出的定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)。與tms320c54x系列的其他芯片相比，c5402以其獨(dú)有的高性能、低功耗和低價(jià)格受到了人們的廣泛青睞。c5402增強(qiáng)外設(shè)有軟件等待狀態(tài)發(fā)生器、鎖相環(huán)時(shí)鐘發(fā)生器、6通道直接存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)(dma)控制器、增強(qiáng)型8位并行主機(jī)接口(hpi)等。兩個(gè)可編程的多通道緩沖串口(mcbsp)能夠全雙工、快速地與其他同步串口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，硬件連接簡(jiǎn)單，串口的工作模式和傳送數(shù)據(jù)的格式可通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)。
---因?yàn)閏5402內(nèi)部沒(méi)有集成a/d，因此在數(shù)據(jù)采集時(shí)需要使用a/d轉(zhuǎn)換芯片，a/d芯片與c5402的接口設(shè)計(jì)成為一個(gè)重要的問(wèn)題。a/d轉(zhuǎn)換芯片一般有串行a/d和并行a/d。為了充分利用c5402所提供的多通道緩沖串口資源，簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，本文系統(tǒng)使用了ti公司的高速串行a/d來(lái)同時(shí)完成兩路數(shù)據(jù)采集，大大提高了串口工作效率。

串行a/d芯片tlv1572
---tlv1572是高速的十位串行a/d轉(zhuǎn)換芯片，可以通過(guò)3或4個(gè)串行口線(xiàn)直接與dsp或其他數(shù)字微處理器串口相連，不需要外加邏輯，但是轉(zhuǎn)換速度受sclk供給時(shí)鐘的限制。tlv1572與dsp的多通道緩沖串口相連是通過(guò)cs、sclk、do和fs四條線(xiàn)完成的，此時(shí)dsp的clkr產(chǎn)生移位脈沖，fsr產(chǎn)生幀同步信號(hào)，并分別提供給tlv1572。當(dāng)t-lv1572與其他串口微處理器相連接時(shí)fs必須提供高電平，通過(guò)cs、sclk、do三條線(xiàn)來(lái)完成數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)cs為高時(shí)，a/d芯片各管腳處于三態(tài)狀態(tài)。在cs由高變低時(shí)，tlv1572檢測(cè)fs引腳的狀態(tài)來(lái)確定工作模式，若fs為低則為dsp模式，若fs為高則為其他微處理器模式。

圖一 tl1572在dsp模式下的轉(zhuǎn)換時(shí)序圖



圖二 tl1572在微處理器模式下的轉(zhuǎn)換時(shí)序圖

c5402的多通道緩沖串口
---c5402提供兩個(gè)高速、全雙工、多通道緩沖串行口mcbsp0、mcbsp1，用數(shù)據(jù)線(xiàn)d(r/x)、幀同步線(xiàn)fs(r/x)和移位時(shí)鐘線(xiàn)clk(r/x)實(shí)現(xiàn)發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)。mcbsp通過(guò)6個(gè)引腳(dx、dr、clkx、clkr、fsx和fsr)與外設(shè)接口。
(1)clkx(發(fā)送時(shí)鐘輸入或輸出)
---芯片內(nèi)部發(fā)送以為寄存器(xsr)通過(guò)該時(shí)鐘信號(hào)將數(shù)據(jù)發(fā)送到dx引腳。該串口可以通過(guò)pcr寄存器的clkxm位配置成使用內(nèi)部時(shí)鐘或者使用外部時(shí)鐘。
(2)fsx(發(fā)送幀同步輸入或輸出)
---fsx是發(fā)送開(kāi)始的標(biāo)志，串口可以通過(guò)pcr寄存器的fxm位配置成輸入或輸出。
(3)dx(串行數(shù)據(jù)發(fā)送)
---串口數(shù)據(jù)發(fā)送是通過(guò)該口進(jìn)行的。
(4)clkr(接收時(shí)鐘)
---clkr用來(lái)接收外部時(shí)鐘信號(hào)，該時(shí)鐘信號(hào)將dr數(shù)據(jù)移入接收移位寄存器(rsr)?？梢酝ㄟ^(guò)pcr寄存器的clkrm位配置成使用內(nèi)部時(shí)鐘或者使用外部時(shí)鐘。
(5)fsr(接收幀同步輸入)
---fsr接收幀同步脈沖信號(hào)，標(biāo)志數(shù)據(jù)接收開(kāi)始。可以通過(guò)pcr寄存器的frm位配置成輸入,也可以配置成輸出。
(6)dr(串行數(shù)據(jù)接收)
---串口數(shù)據(jù)接收是通過(guò)該口進(jìn)行的。接收過(guò)程中，數(shù)據(jù)首先通過(guò)移位時(shí)鐘clkr的作用下移入rsr(接收移位寄存器)，然后，rsr中的數(shù)據(jù)再拷貝到ddr(數(shù)據(jù)接收寄存器)，拷貝完成時(shí)，產(chǎn)生rint中斷通知cpu來(lái)響應(yīng)或revta中斷通知dma響應(yīng)，同時(shí)設(shè)置rrdy中斷標(biāo)志位，也可以用查詢(xún)方式來(lái)完成，從數(shù)據(jù)寄存器中讀出數(shù)據(jù)。clkx、clkr、fsx、fsr即可以由內(nèi)部采樣率發(fā)生器產(chǎn)生，也可以由外部設(shè)備驅(qū)動(dòng)。mcbsp分別在相應(yīng)時(shí)鐘的上升沿和下降沿進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)。每個(gè)mcbsp最多可支持128通道的發(fā)送和接收，串行字長(zhǎng)可選，包括8、12、16、20、24和32位，還支持μ率和a率數(shù)據(jù)壓縮擴(kuò)展。

系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
---在分析了c5402多通道緩沖串口和串行a/d轉(zhuǎn)換器tlv1572工作特點(diǎn)后，可以利用tlv1572工作在dsp模式，使其與c5402進(jìn)行接口，在同步時(shí)鐘信號(hào)的作用下完成a/d轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)傳輸。圖3為整個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件原理圖，本系統(tǒng)根據(jù)c5402的多通道緩沖串口特性，充分利用兩個(gè)緩沖串口與兩片串行a/d tlv1572進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

---為了達(dá)到與c5402很好匹配，a/d電源和參考電壓都接了3.3v。a/d的fs接dsp的fsx和fsr，使數(shù)據(jù)輸入的幀同步信號(hào)由dsp產(chǎn)生。sclk接dsp的clkx和clkr，這樣數(shù)據(jù)的輸入和輸出時(shí)鐘均來(lái)自dsp。c5402與兩片a/d進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，設(shè)置串口中斷工作在00模式，即串口數(shù)據(jù)到達(dá)觸發(fā)中斷，這樣cpu可以根據(jù)哪片a/d傳輸數(shù)據(jù)產(chǎn)生相應(yīng)的串口中斷rint0或rint1。當(dāng)兩個(gè)串口的數(shù)據(jù)同時(shí)到達(dá)，即同時(shí)申請(qǐng)中斷時(shí)，c5402的cpu會(huì)根據(jù)中斷優(yōu)先級(jí)響應(yīng)rint0中斷，然后再響應(yīng)中斷rint1。為了保證數(shù)據(jù)通信的可靠性，避免數(shù)據(jù)沖突，在響應(yīng)rint1中斷的過(guò)程中，串口0無(wú)中斷請(qǐng)求。
---c5402芯片內(nèi)配置有4k