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1、摘要本论文首先是以DSP实验箱(TMS320VC5416)为主处理器的硬件平台，然后在该平台上实现和PC高速通信的系统。 在本系统中，硬件平台主要包括主处理器模块、异步串口输出和接收模块。其中异步串口的输入输出模块实现了数据的输入和输出，采用的芯片为TI公司的TL16C550。主处理器模块(TMS320VC5416)主要完成数据的传送，其性能能够达到实时处理的要求。存储器模块包括一片内部存贮空间：128K*16bit和外部存贮空间：64K*16bit 并且还有系统自启动功能设计：8Mbit FLAS加上RS232 串行数据接，异步串口实现系统板和PC机之间的通信。电源模块为系统提供+5V和+3
2、.3V电压。 为了便于程序的设计与调用，采用了模块化的程序设计方法。在编程之前，首先用C语言对每个子模块进行算法仿真。程序整体采用C语言和汇编语言混合方式编程。关键字：DSP、串行通信、TMS320VC5416、TL16C550 目录摘要1目录2前言4第1章 DSP的概述61.1 DSP的发展历史61.2 DSP的特点61.2.1 哈佛结构61.2.2 流水线操作71.2.3 专用独立硬件乘法器71.2.4 特殊的DSP指令71.2.5 快速的指令周期71.3 DSP的发展方向81.4 DSP应用领域9第2章 串行通信102.1 串行通信概述102.1.1 串行通信的基本方法102.2 串行通
3、信标准122.2.1 RS-232C标准12第3章 TMS320C5416芯片163.1 基本结构163.2 中央处理器（cpu）173.2.1 CPU的状态和控制寄存器173.2.3 累加器183.2.4 移位寄存器183.2.5 乘累加单元193.3 存储器和I/O空间193.3.1 存储器的概述193.3.2 程序存储器203.3.3 数据存储器203.3.4 I/O存储器213.5 片内外设213.5.1 通用I/O引脚223.5.2 定时器223.5.3 时钟发生器223.6 中断机制23第4章 ICETEK-VC5416-A实验箱244.1 TL16C550 异步串行通信收发器24
4、4.1.1 TL16C550的简介244.1.2 片内寄存器25第5章 软件设计305.1 程序流程305.1.1 程序图305.2 CCS概述325.3 CCS工程构建33第6章 仿真346.1 实验步骤346.2 创建源文件346.3 创建工程文件356.4 设置编译与连接选项376.5 工程编译与调试376.6 运行“串口调试助手”396.7 运行程序观察结果39总结40附录42附录A程序42参考文献46前言近年来,通信与电子技术迅猛的发展,特别是DSP行列，市场前景非常的大。随着DSP技术的逐渐的工业化，数据通信就显得格外的重要。正是由于DSP的诸多优点能够满足密集的数学计算，而且DS
5、P应用的另一个突出特点是实时性，使其在通信、雷达、数字电视等领域得到了广泛的应用，而且日益渗透到人们的日常生活的各个方面。例如DSP与DSP间数据通信，DSP与PC机间数据通信等。如何能够快速、准确的完成通信是每个硬件工程师所关心的问题。由于DSP的工作频率较高，如TMS320C5416时钟频率为160MHz，尽管DSP在与这些慢速外设进行数据交换时可以加入额外的等待周期，但是在实时性要求苛刻，算法复杂的场合，将DSP从这些冗长的等待周期中解放出来，将其时间重点放在处理关键的实时任务中去，有着重要的实际意义。故DSP与PC机之间串口通信的速度匹配是保证快速、准确通信的关键。PC机一般带有一个或
6、两个内置串口，每个端口的机箱背后有一个9针或25针的公插口。串口是以bit来传输数据的，传输速率取决于UART芯片。该芯片将PC总线上的并行数据(单字节或多字节）分割成以比特为单位的串行数据流，从而实现在串口线缆中的数据传输。在本文中主要利用DSP做从机，以PC做主机来控制数据的通信。在利用我们所学到的课本知识设计一个高速的通信。在本论文中，我们主要采用的是TI 的TMS320C5416芯片，它具有的主要功能特点就是低功耗，性价比较高，而且采用的扩展芯片ST16C550是广泛使用的一款UART接口芯片，是改进版本。它收发均带有16字节的FIFO，可以通过设定波特率设置寄存器来进行收发时钟的分频
7、控制，传输速率从50bps到1.5Mbps，是通信速率更快。工业中数据通信是格外的重要，利用DSP的数字信号处理就能更好起到控制和传输的作用。目前几乎所有的数字信号处理器都提供一个或多个串行接口，并且随着数字信号处理器的更新换代，其相应串行接口的功能和性能都不断的强化和提升。串行借口的最大的特点是减少了器件的引脚数目，降低了借口设计的复杂性。DSP和PC的通信的主要是在第1章，这章主要是对DSP加以介绍，分别就DSP在发展历史、现阶段的领域和发展方向；其中最主要就是阐明DSP特点。第2章主要讲的是数据通信，数据通信在DSP和PC中起到桥梁的作用，可以现象通信的重要性，在通过RS-232来实现“
8、接受”和“发送”。第3章主要讲的是硬件，硬件在DSP和PC的通信中起着主导的作用，就像人一样，它就像人的肉体一样，在执行着我们大脑给他的各种指令。第4章主要讲的是软件，软件和硬件一样在通信中也起到主导的作用，它就像人的大脑一样，对身体的各个器官进行命令。起到驱使的作用，只有在硬件和软件结合在一起才算是一个整体。第5章主要讲的是仿真，这是在整个设计当中一个很重要的环节,我们所设计的硬件和软件在仿真中进行调试,到最后达到一个完整的设计品.第6章主要的对整个设计进行总结,在设计中出现的问题和解决的方法.在DSP和PC通信中主要是在利用扩展芯片ST16C550的扩展功能,在利用RS-232的发送和接受
9、，通过DSP与PC进行通信。由于水平有限,在论文中难免有所错误,还请读者指正!第1章 DSP的概述1.1 DSP的发展历史DSP从字面上理解来说就是“数字信号处理”（DSP，digital signal process）。也就是说将现实世界的模拟信号转换成数字信号，在通过乘累加得到相应的结果。DSP有两层意思，即数字信号处理和数字信号处理器。美国TI公司从20世纪80年代初就推出了第一款的数字信号处理器TMS32010由此就引发了一场“数字信号处理”革命。世界上第一个单片 DSP 芯片应当是1978年 AMI公司发布的 S2811，1979年美国Intel公司发布的商用可编程器件2920是DS
10、P芯片的一个主要里程碑。这两种芯片内部都没有现代DSP芯片所必须有的单周期乘法器。 在这之后，最成功的DSP 芯片当数美国德州仪器公司（Texas Instruments，简称TI）的一系列产品。如今，TI公司的一系列DSP产品已经成为当今世界上最有影响的DSP芯片。TI公司也成为世界上最大的 DSP 芯片供应商，其DSP市场份额占全世界份额近 50。自1980年以来，DSP芯片得到了突飞猛进的发展，DSP芯片的应用越来越广泛。从运算速度来看，MAC（一次乘法和一次加法）时间已经从80年代初的400ns（如TMS32010）降低到40ns（如TMS32C40），处理能力提高了10多倍。DSP芯
11、片内部关键的乘法器部件从1980年的占模区的40左右下降到5以下，片内RAM增加一个数量级以上。从制造工艺来看，1980年采用4的N沟道MOS工艺，而现在则普遍采用亚微米CMOS工艺。DSP芯片的引脚数量从1980年的最多64个增加到现在的200个以上，引脚数量的增加，意味着结构灵活性的增加。此外，DSP芯片的发展，是DSP系统的成本、体积、重量和功耗都有很大程度的下降。1.2 DSP的特点1.2.1 哈佛结构哈佛结构即为数据总线和程序总线分离并且可以直接进行数据的交换。他的主要特点是将程序和数据存储在不同的存储空间中，即程序存储器和数据存储器是两个相互独立的存储器，每个存储器独立编址，独立访
12、问。与两个存储器相对应的是系统中设置了程序总线和数据总线，从而使数据的吞吐率提高了一倍。由于程序和存储器在两个分开的空间中，因此取指和执行能完全重叠。1.2.2 流水线操作在同一个周期有两个以上的指令在同时的进行。每条指令片内有多个功能单元分别完成取值。流水线与哈佛结构相关，DSP芯片广泛采用流水线以减少指令执行的时间，从而增强了处理器的处理能力。处理器可以并行处理二到四条指令，每条指令处于流水线的不同阶段。1.2.3 专用独立硬件乘法器乘法速度越快，DSP处理器的性能越高。由于具有专用的应用乘法器，乘法可在一个指令周期内完成。1.2.4 特殊的DSP指令乘法速度越快，DSP处理器的性能越高。
13、由于具有专用的应用乘法器，乘法可在一个指令周期内完成。1.2.5 快速的指令周期特殊的DSP指令DSP芯片是采用特殊的指令。快速的指令周期哈佛结构、流水线操作、专用的硬件乘法器、特殊的DSP指令再加上集成电路的优化设计可使DSP芯片的指令周期在200ns以下。他的特点具有以下的特点：1 具有中断处理和定时处理控制器，可以方便的构成一个小系统。2 具有软件和硬件的等待功能，能与各种存去速度的存储器借口。3 低功耗，DSP一般为05-4W，而采用低功耗的DSP只有0.1W，可采用电池供电。数字信号处理系统是以数字信号处理为基础，因此具有数字处理的全部特点：接口方便：DSP系统与其它以现代数字技术为
14、基础的系统或设备都是相互兼容，这样的系统接口以实现某种功能要比模拟系统与这些系统接口要容易的多。编程方便：DSP系统种的可编程DSP芯片可使设计人员在开发过程中灵活方便.稳定性好： DSP系统以数字处理为基础，受环境温度以及噪声的影响较小，可靠性高。精度高:16位数字系统可以达到的精度。可重复性好：模拟系统的性能受元器件参数性能变化比较大，而数字系统基本上不受影响，因此数字系统便于测试，调试和大规模生产。集成方便： DSP系统中的数字部件有高度的规范性，便于大规模集成。1.3 DSP的发展方向DSP的发展非常迅速，而销售价格逐年降低。这给从事系统设计的工程技术人员带来很大机遇，采用先进的DSP
15、将会使开发的产品具有更强的市场竞争力。虽然各个厂家的设计有很大差别，但目前DSP的结构、总线、资源和接口技术都趋于标准化，尤其接口的标准化进展更快，例如：用于通信的语音接口、用于广播的立体声接口等。 DSP的软件和系统集成发展也非常迅速。最初，DSP只是作为一种器件，要设计成产品还需要做许多工作。通常是由具有软件、硬件和系统集成专长的技术人员组成小组，相互配合，发挥各自专长，开发出完善的产品。随着芯片集成度的提高，很多算法已形成工业标准，DSP厂家和一些软件开发商（第3方）合作，推出了芯片组和参考设计。这样就大大缩短了开发周期，提高了设计质量，给用户带来很大的好处。为进一步降低成本，提高产品的市场竞争力，很多用户和DSP厂家合作，把批量大、性能优良的
