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(多图) BF561 SPORT口异步通信的软件模拟

单片机与嵌入式系统应用 福州大学 江兰帆?? 2010年06月07日 ?? 收藏0

  引言

  在各种DSP应用系统中,经常需要与其他的设备或系统进行数据通信,通用异步收发器UART(univetsal Asynchronous Receiver/Transmitter)是比较常用的一种通信模式。当应用系统要求多路UART,或者基于性能、成本综合考虑选用了不带UART的 DSP时,可以考虑利用原有的同步串行口,用软件模拟UART,在硬件上只需简单的连接便可构建UART,以实现系统的数据通信要求。

  1 ADSP-BF561

  ADSP— BF561处理器是ADI公司推出的针对多媒体和通信应用的一款高性能产品,具有丰富的外设接口,集成了2个Blackiln处理器内核。它内部集成了2 个并行外部接口(PPI),为同时进行图像采集、处理和显示提供了一个系统级片上解决方案,成为各种网络多媒体应用经济、高效的选择。

  ADSP—BF561提供2个双通道同步串行端口(SPORTO和SPORTl),主要有下面几个特点。

  ①双向操作:每个SPORT都有2套独立的发送和接收引脚。

  ②缓冲的发送和接收端口:每个端口都有1个数据寄存器,用以同其他DSP部件进行双向数据传输;多个移位寄存器用于数据寄存器内数据的移入和移出。

  ③时钟:每个发送/接收端口或者使用外部串行时钟,或者使用自己产生的时钟频率。

  ④字长:每个SPORT都支持3~32位长度的串行数据字,以最高有效位在前或最低有效位在前的格式传送。

  ⑤帧:无论数据字有无帧同步信号,每个发送和接收端口都能运行;帧同步信号能够从内部或者外部产生,可以高有效或低有效,要求2个脉冲宽度,可以前帧或后帧同步。

  2 串行通信原理

  串行传送是在1根传输线上一位一位地传送。异步串行通信是以字符为信息单位进行传送。每个字符作为一个独立的信息单位(1帧数据),可以随机出现在数据流中。一旦传送开始,收/发双方以预先约定的传输速率(波特率,表示每秒传送的二进制位数)在时钟的作用下传送这个字符的每一位。为了确保异步通信的正确性,需要在字符数据格式中设置起始位和停止位。而同步串行通信是以数据块为信息单位传送,每帧信息包括成百上千个字符,一旦传送开始,要求每帧信息内的每一位都同步。

  通用异步收发器UART是PC中最主要的串行通信接口之一,其数据帧格式如下所示。

  UART数据帧包含4部分:起始位、数据位、奇偶校验位(可选)和停止位,各部分的意义如下:

  起始位,先发出1个逻辑“0”(低电平)信号,表示开始传输字符。

  数据位,紧接着起始位之后,是要传送的有效信息。

  数据位的个数可以是5、6、7、8等,构成1个字符。通常采用ASCII码,低位在前,高位在后,靠时钟定位。

  奇偶校验位,数据位加上这一位后,使得“1”的位数应为偶数(偶校验)或奇数(奇校验),以此来校验数据传送的正确性。

  停止位,1个字符数据的结束标志。可以是1位、1.5位、2位的高电平。

  空闲位,不定长,处于逻辑“1”(高电平)状态,表示当前线路上没有数据传送。

  3 驱动的实现

  SPORT只提供同步串行数据传送,ADSP—BF561通过UART提供异步RS一232数据传送。通过软件设置和处理,SPORT口可以作为UART异步串口来使用。在应用程序中,写入开发板上SPORT口的内容可以通过简单的硬件转接,在主机端用超级终端等软件接收,使用起来与UART口一样。出于产品开发的需要,本设计利用DSP的同步串口输出调试信息,与PC机进行异步通信。该产品是一款网络视频监控终端,以ADSP—BF、561为硬件核心,μClinux2.6为软件核心。

  3.1 设备驱动原理

  设备驱动程序是操作系统内核与机器硬件之间的接口,为应用程序屏蔽了硬件的细节。在应用程序看来,硬件设备只是一个特殊的设备文件,应用程序可以像操作普通文件一样对硬件设备进行操作。而事实上,对硬件的所有实际操作都是由用户空间的应用程序调用内核空间的驱动程序完成的。

  μClinux内核驱动架构如图1所示。μClinux使用数据结构struct file_operations为所有的设备文件提供了统一的操作函数接口。该数据结构中包括许多操作函数的指针,如open()、close()、 read()和write()等。不同类型的文件有不同的。file_operations成员函数。每个进程对设备的操作最终都会转换成对 file_operations结构的访问。在驱动程序中,首先要根据驱动程序的功能完成file_operations结构中各函数的实现,不需要的函数接口可直接在file_operations结构中初始化为NULL。file_operations变量会在驱动程序初始化时,注册到系统内部;当操作系统对设备进行操作时,会调用驱动程序注册的file_opera—tions结构中的函数,实现相应功能。


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