摘要：介紹了TMS320F2812的總體結(jié)構(gòu)，詳細(xì)論述了單片機(jī)與DSP的接口電路設(shè)計(jì)方案以及單片機(jī)與DSP的通信設(shè)計(jì) 對DSP與單片機(jī)通信的初始化程序進(jìn)行論述。
關(guān)鍵詞：TMS320F2812；STC89C51；電氣平臺(tái)

    TMS320F2812是一款高性能的核心處理芯片，廣泛的運(yùn)用在工業(yè)控制、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。其運(yùn)行的最高主頻為150MHz，其內(nèi)部含有豐富的資源：標(biāo)準(zhǔn)通訊接口如串行通信接口(SCI)、串行外設(shè)接口(SPI)、增強(qiáng)型eCAN總線接口；存儲(chǔ)資源Flash、RAM；F2812的內(nèi)部還集成了一個(gè)12b的ADC模塊，其最高采樣頻率可達(dá)12．5Msps；F2812片上還包括事件管理器(EV)、定時(shí)器、看門狗以及大量的用戶可以開發(fā)利用的GPIO口等資源。本文結(jié)合了該DSP的眾多模塊設(shè)計(jì)了電氣開發(fā)平臺(tái)。

1 核心處理系統(tǒng)
    電氣平臺(tái)核心處理系統(tǒng)是由TI公司的TMS320F2812和STC89C51單片機(jī)組成，其中單片機(jī)作為DSP的一個(gè)外設(shè)，而DSP則作為數(shù)據(jù)處理中心。單片機(jī)負(fù)責(zé)與DSP通信(接收DSP指令并將數(shù)據(jù)返回給DSP)、初始化串口等丁作。DSP通過數(shù)據(jù)和地址總線與單片機(jī)進(jìn)行通信。其中DSP與單片機(jī)的通信及外設(shè)連接如圖1所示。

    在圖1中，由于TMS320F2812對于上電順序有著嚴(yán)格要求，因此在這部分本文選取了TPS767D318型的電源管理芯片來控制電源的產(chǎn)生。其引腳接線見圖2。

    TPS767D318為一種雙通道輸出的可控電源轉(zhuǎn)換芯片，通過控制其轉(zhuǎn)換使能段從而就可以控制其輸出電壓順序。TMS320F2812的供電順序?yàn)橄韧?．3V、再通1．8V。TPS767D318就是通過控制一個(gè)場效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)1．8V電壓的使能段，從而達(dá)到順序控制的功能。
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2 DSP與單片機(jī)的通信
2．1 DSP與單片機(jī)通信的接口設(shè)計(jì)
    通常情況下DSP與單片機(jī)的通信方式有兩種：串行通信和并行通信。串行通信設(shè)計(jì)起來比較簡單，接口電路較少，但傳輸?shù)乃俾什桓?。并行通信設(shè)計(jì)電路比較復(fù)雜，成本較高，但傳輸速率快。綜合考慮一下，在本論文中選擇串行通信。TMS320F2812的串行接口主要是包括串行通信接口(SCI)和串行外圍設(shè)備接口(SPI)。SCI是一個(gè)采用發(fā)送、接收雙線制的中行通信接口，就是通常所說的UART接口，支持16級的接收發(fā)送FIFO，從而降低了串行通信時(shí)CPU的開銷。SPI是一種高速的同步串行輸入輸出(I／O)接口，允許1～16位的數(shù)據(jù)流在設(shè)備與設(shè)備之間交換?？紤]到設(shè)計(jì)電路的方便，及后續(xù)的軟件編程簡單，本文采用了SCI口與單片機(jī)通信，選取STC89C51型的單片機(jī)。將TMS320F2812的SCITXD和SCIRXD分別接單片機(jī)的RXD和TXD口，但是TMS320F2812是串口通信電壓是33V，而89C51則是5V。因此，由于通信信號電平的不同它們不能直接接在一起。在本文當(dāng)中采用了兩片由TI公司生產(chǎn)的MAX3232芯片作為通信的轉(zhuǎn)換接口，MAX3232采用專有抵押差發(fā)生器輸出級，利用雙電荷泵在3．0V至5．5V電壓電源供電時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)RS-232的功能，保證在120Kbps數(shù)據(jù)速率下維持RS-232輸出電平。MAX3232具有兩個(gè)發(fā)送器、接收器，可以實(shí)現(xiàn)全雙工的異步串行通信。其接口電路如圖3所示。

2．2 DSP與單片機(jī)通信的初始化設(shè)計(jì)
    在DSP與單片機(jī)通信時(shí)必須將其初始化，才能進(jìn)行正常的串行通信。
    (1) TMS320F2812的串行通信初始化設(shè)置
    DSP系統(tǒng)的串行通信時(shí)鐘是南外設(shè)時(shí)鐘LSPCLK的波特率選擇寄存器確定的。SCI的波特率計(jì)算公式為
   
    其中1≤BRR≤65535才成立，如果BRR=0，則波特率=LSPCLK／16，本文所選DSP的SYSCLK=120MHz，LSPCLK=30MHz，波特率為4800bit／s，由式(1)計(jì)算得BRR=780。16位波特率寄存器SCIHBAUD (高字節(jié))和SCILBAUD(低字節(jié))連接在一起，構(gòu)成16位波特率設(shè)置寄存器BRR。
    (2)單片機(jī)的初始化
    本文選剛的是STC89C51型單片機(jī)，其主要的特點(diǎn)有：
    片內(nèi)帶振蕩器，頻率范圍為1．2～12MHz；
    片內(nèi)有128字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)，4KB的Flash程序存儲(chǔ)器(ROM)
    4個(gè)8位的并行I／O接口：P0、P1、P2、R3；
    2個(gè)16位定時(shí)器／計(jì)數(shù)器T0、T1；
    2個(gè)優(yōu)先級別的5個(gè)中斷源；
    1個(gè)全雙工的串行I／O口，可多級通信；
    128位(16字節(jié))用戶尋址空間；
    在MCS-51串行口的四種工作方式中，方式0和2的波特率是固定的，而方式1和3的波特率是可變的，由定時(shí)器TI的溢出率控制。在這里選擇方式3，單片機(jī)的晶振頻率為11．0592MHz，其波特率的計(jì)算公式為
   
    帶入數(shù)值可以得出X=243，X就是T1的初值。

3 DSP外設(shè)模塊通信設(shè)計(jì)
    DSP的外設(shè)模塊包括AD模塊，E2PROM模塊，時(shí)鐘模塊等。
3．1 時(shí)鐘電路
    TMS320F2812芯片提供了兩種不同的產(chǎn)生時(shí)鐘的方案：利用電路板上的內(nèi)部品振或者利用外部時(shí)鐘。外部輸入的時(shí)鐘頻率是在20MHz～35MHz的范圍內(nèi)。芯片上的時(shí)鐘鎖環(huán)(PLL)可以來倍頻輸入時(shí)鐘頻率。圖4是利用晶振來連接的外部電路。

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3．2 AD模塊電路
    MS320F2812芯片中內(nèi)置了ADC模塊，但是在電力系統(tǒng)試驗(yàn)當(dāng)中，常常要涉及到高電壓、大電流的測量。此時(shí)，不但為了滿足測量精度要求的同時(shí)還要注意高電壓、大電流帶來的諧波干擾、電氣隔離、屏蔽等工程中的實(shí)際問題。因此，在本文中設(shè)計(jì)了一個(gè)外部的ADC模塊，選用了帶數(shù)字接口的AD芯片，并對SPI接口進(jìn)行電氣隔離，這就有效的避免了高頻干擾帶來的系統(tǒng)故障。其硬件接口電路如圖5所示。

3．3 E2PROM模塊
    在實(shí)際的開發(fā)當(dāng)中，為了存儲(chǔ)一些固定的數(shù)據(jù)，往往需要在DSP外部接一個(gè)外部存儲(chǔ)器。E2PROM是一個(gè)電信號可擦除的可編程的ROM，在
本設(shè)計(jì)當(dāng)中選取型號為AT24C64，其具有以下性能：
    (1)采用低功耗CMOS技術(shù)，工作電流為1mA；
    (2)單電源供電，電壓范圍為2．5～5．5V；
    (3)每頁儲(chǔ)存的典型時(shí)間為2mS；
    (4)可用硬件寫保護(hù)；
    (5)可以作為一個(gè)串行ROM進(jìn)行操作；
    (6)分為8個(gè)8kh的儲(chǔ)存模塊；
    其硬件接線如圖6所示。

4 單片機(jī)外設(shè)模塊設(shè)計(jì)
    單片機(jī)主要控制按鍵顯示電路和DA輸出模塊，DSP將數(shù)字量傳輸給單片機(jī)再由DA輸出。[!--empirenews.page--]
4．1 DAC模塊電路
    DAC的性能主要體現(xiàn)在速度與精度兩個(gè)方面，一般并行的DAC要比串行DAC的轉(zhuǎn)換速度要快，但是并行DAC需要的控制引腳較多，在本論文中選取TI公司的DAC8532作為DSP的外接DA控制，其引腳接線見圖7。

4．2 按鍵與液晶顯示電路
    (1)顯示電路設(shè)計(jì)
    顯示模塊作為一種直觀的輸出設(shè)備，是設(shè)計(jì)中必不可少的模塊。液晶顯示器選擇長沙太陽人公司的SMC1602A的液晶顯示器其引腳接線如圖8所示。

    (2)按鍵電路設(shè)計(jì)
    按鍵電路作為本電氣試驗(yàn)平臺(tái)的輸入設(shè)備，也是必不可少的。在電氣設(shè)備試驗(yàn)當(dāng)中需要的按鍵并不多，因此在本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)只設(shè)計(jì)了5個(gè)按鍵，分別為分別是上(Up)、下(Down)、左(Left)、右(Right)、確定(Ent)。其接線圖如圖9所示。

5 結(jié)束語
    本文介紹了基于TMS320F2812的電氣平臺(tái)的開發(fā)設(shè)計(jì)，及DSP與單片機(jī)的通信設(shè)計(jì)，并分別的介紹了DSP的外圍接口模塊和基于單片機(jī)的按鍵顯示電路。