DSP串行通信功能及與觸摸屏軟件設(shè)計

昵稱6004610 2011-03-06

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1 引言
自20世紀(jì)60年代以來，數(shù)字信號處理(Digital Signal Processing，DSP)日漸成為一項成熟技術(shù)，并在多項應(yīng)用領(lǐng)域逐漸替代了傳統(tǒng)模擬信號處理系統(tǒng)。DSP技術(shù)及設(shè)備具有靈活、精確、抗干擾能力強(qiáng)、設(shè)備尺寸小、速度快、性能穩(wěn)定和易于升級等優(yōu)點。以DSP為核心的控制器在控制過程中需要將許多參數(shù)顯示給用戶，同時有的控制參數(shù)需要在線修改，因此可以選擇具有人機(jī)交互能力的人機(jī)界面觸摸屏解決上述問題。觸摸屏一般是針對可編程控制器(PLC)所設(shè)計的，不能與DSP直接通信，觸摸屏要與DSP通信需要開發(fā)相應(yīng)的通信程序。
本文以TI公司的TMS320F2812為核心的DSP勵磁控制器與臺灣泉毅電子股份有限公司(HITECH)的PWS6600S-S觸摸屏為例，對兩者的通信程序設(shè)計以及實現(xiàn)進(jìn)行了討論。

2 TMS320F2812的增強(qiáng)SCI模塊特點
串行通信接口SCI是一個雙線的異步串口，一般看作是UART。SCI模塊支持CPU 與采用非返回至0(non-return-to-zero)(NRZ)標(biāo)準(zhǔn)格式
的異步外圍設(shè)備之間的數(shù)字通信。
SCI模塊有如下特點：有SCITXD(發(fā)送輸出引腳)和SCIRXD(接收輸入)引腳兩個外部引腳；波特率通過編程可產(chǎn)生64K種不同的速率；通信數(shù)據(jù)的格式為：一個起始位、數(shù)據(jù)字長度可通過編程在16～8位內(nèi)可選、可供選擇的偶/奇/非極性位、一個或兩個停止位；4個錯誤檢測標(biāo)志：極性、溢出、幀和中斷檢測；空閑線和地址位兩種喚醒多處理器模式；半雙工或全雙工兩種通信模式；雙緩沖和發(fā)送功能；獨立的發(fā)送器中斷使能位和接收器中斷使能位(除BRKDT)等。另外SCI有兩個增強(qiáng)性特點：自動波特率檢測硬件邏輯和16級發(fā)送/接收FIFO。

3 PWS6600S-S觸摸屏簡介
PWS6600S-S觸摸屏(以下簡稱PWS)的面板采用5.7英寸(320x240)高分辨率STN的液晶顯示模塊，顯示色彩為16灰階(天藍(lán)色)。它有如下特點：兩個通信端口：9腳的母接頭RS232/RS485(COM1)和25腳的母接頭RS232/RS422/RS485(COM2)；處理器為32位RISC；內(nèi)存達(dá)4M；RAM 為512K等。
設(shè)計PWS人機(jī)界面時，不需要編寫專門的畫面程序，開發(fā)商給用戶提供了功能強(qiáng)大的ADP6編程軟件，它有如下特點：多種語言版本可供選擇，畫面可支持多種語言文字自動切換功能；支持密碼和用戶程序保護(hù)功能；提供基底畫面及子窗口畫面；提供內(nèi)部宏指令、階梯圖自主開發(fā)通信及控制程序；強(qiáng)大的離線、在線模擬功能及SOFTPANEL等。使用者可根據(jù)自己的設(shè)計要求容易地編制出相應(yīng)的畫面，利用HITECH公司提供的編程下載電纜將編輯好的應(yīng)用畫面下載到PWS，需要說明的是此編程下載電纜也可作為PWS與DSP勵磁控制器的通信電纜，將此電纜的母接頭(與PC機(jī)連接一端)轉(zhuǎn)換成公接頭與DSP連接即可使用。

4 DSP與PWS觸摸屏串行通信的軟件設(shè)計及實現(xiàn)
    本文結(jié)合PWS觸摸屏和DSP勵磁控制器(以下簡稱DSP)各自的特點，通過自定義通信協(xié)議進(jìn)行異步串行通信。如上所述PWS觸摸屏的COM2端口對RS232/RS422/RS485通信方式自適應(yīng)，由于兩者的數(shù)據(jù)傳輸距離比較小，因此本文選擇RS232。RS232有良好的穩(wěn)定性，編制程序簡單、靈活、傳輸可靠等特點。它們之間的通信接線如圖1所示。SCI通信數(shù)據(jù)幀格式選擇為：1個起
始位、8個數(shù)據(jù)位、一個校驗位(無校驗)、一個停止位。為了提高通信效率，選擇波特率為115200baud/s。

圖1 通訊連線
4.1 DSP串口通信的軟件設(shè)計及初始化
4.1.1 DSP 串口通信的軟件設(shè)計
    TMS320F2812的SCI接受器和發(fā)送器可采用中斷和查詢兩種方式進(jìn)行串行通信。SCI為接受器和發(fā)送器提供獨立的外部中斷向量。中斷方式可以節(jié)約CPU 的開銷，但是會影響DSP勵磁控制器其它的功能。查詢方式編程簡單、容易實現(xiàn)，但是會加重CPU 的開銷?？紤]到不能影響控制器主要控制功能，本文采用查詢方式。
    TMS320F2812的串口支持16級接受和發(fā)送FIFO。當(dāng)不使用FIFO時，SCI接受器和發(fā)送器采用雙級緩沖傳送數(shù)據(jù)。實踐表明：當(dāng)不使用FIFO時，對于發(fā)送、接受相同通信數(shù)據(jù)(如16個字)，觸摸屏接受顯示數(shù)據(jù)正常，而DSP勵磁控制器由于接受數(shù)據(jù)所用時間相對較長會影響其其它控制功能。當(dāng)使用FIFO時，上述問題得到了解決。因此本文采用在DSP發(fā)送數(shù)據(jù)時，禁止FIFO，而在DSP接受數(shù)據(jù)時使能FIFO。
    DSP發(fā)送數(shù)據(jù)時，首先禁止FIFO，然后查詢SCI控制寄存器2(SCICTL2)中的發(fā)送器緩沖寄存器就緒標(biāo)志TXRDY，當(dāng)TXRDY置1，表明發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖寄存器SCITXBUF準(zhǔn)備接收下一個字符，然后向SCITXBUF寫入數(shù)據(jù)即可完成數(shù)據(jù)的發(fā)送，寫入數(shù)據(jù)后該位自動清零，字符發(fā)送完畢后，該位置1，接著發(fā)送下一字，直到發(fā)送完畢；DSP接受數(shù)據(jù)時，首先使能FIFO，然后查詢SCI FIFO接受寄存器(SCIFFRX)中的位RXFFST(表示接受FIFO里字的個數(shù)，最多為16個字)，當(dāng)RXFFST不等于0時，表明接受數(shù)據(jù)緩沖寄存器SCIRXBUF接受到數(shù)據(jù)，接著讀取數(shù)據(jù)，當(dāng)SCIRXBUF中的數(shù)據(jù)被讀完后，RXFFST 置0。DSP發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)的程序流程圖如圖2、圖3所示。SCI通信數(shù)據(jù)幀選擇8個數(shù)據(jù)位傳送數(shù)據(jù)，每幀只能傳送0～256之間的數(shù)，如果大于256就要將其分解傳送，同理接受數(shù)據(jù)則需要將其還原。這種分解、還原數(shù)據(jù)的功能以函數(shù)的形式實現(xiàn)。

圖2 發(fā)送數(shù)據(jù)流程圖

圖3 接收數(shù)據(jù)流程圖
4.1.2 DSP串口通信的初始化
    DSP的SCI模塊與PWS觸摸屏通信之前需要初始化SCI，SCI的初始化通過設(shè)置相關(guān)的寄存器實現(xiàn)，初始化程序如下：
Void InitSci(void)
{SciaRegs.SCICCR.all=0x0007;//一個停止位、無校驗、8個數(shù)據(jù)位、空閑線模式
SciaRegs.SCICTL1.all=0x03;//使能接收、發(fā)送，禁止休眠、錯誤中斷SciaRegs.SCI
CTL2.all=0x0000;//禁止發(fā)送、接收中斷
SciaRegs.SCIHBAUD = 0x00;
SciaRegs.SCILBAUD = 0x33;//波特率為115200(LSPCLK為48MHZ)
SciaRegs.SCICTL1.bit.SWRESET =1;//啟動SCI
SciaRegs.SCIFFCT.all=0x0000;//(FIFO模式)禁止自動波特率校驗，0周期延遲發(fā)送
SciaRegs.SCIFFTX.all=0xE040;//使能FIFO增強(qiáng)功能，禁止TX FIFO 中斷
SciaRegs.SCIFFRX.all=0x205f;//禁止RX FIFO中斷
GpioMuxRegs.GPFMUX.bit.SCIRXDA_GPIOF5=1;
GpioMuxRegs.GPFMUX.bit.SCITXDA_GPIOF4=1;
GpioMuxRegs.GPFDIR.bit.GPIOF4=1;
GpioMuxRegs.GPFDIR.bit.GPIOF5=0;
}
4.2 PWS觸摸屏通信軟件設(shè)計及初始化
4.2.1 PWS觸摸屏通信軟件設(shè)計
    本文利用HITECH提供的ADP6軟件工具設(shè)計PWS觸摸屏通信軟件，此觸摸屏是可編程的。ADP6軟件提供了一種既方便又功能強(qiáng)大的宏指令應(yīng)用方式，利用宏指令可實現(xiàn)數(shù)值運算、邏輯判斷、流程控制、數(shù)值轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)發(fā)送、接受數(shù)據(jù)、自定義通信指令操作等。
    本文PWS觸摸屏選擇定時中斷通信方式，即利用ADP6軟件提供的應(yīng)用宏CLOCK，通信時以500 ms周期循環(huán)執(zhí)行此宏指令內(nèi)的全部指令一次。實現(xiàn)每500 ms分別執(zhí)行一次接受和發(fā)送數(shù)據(jù)通信。PWS觸摸屏發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)的程序流程圖如圖4、圖5所示。

4.2.2 PWS觸摸屏通信的初始化
    PWS觸摸屏在通信之前需要進(jìn)行初始化，觸摸屏通信端口的初始化需要和DSP的通信格式對應(yīng)，否則無法通信。利用ADP6軟件提供的應(yīng)用宏INITIAL，實現(xiàn)通信參數(shù)的格式宣告和參數(shù)的初值定義等。觸摸屏通信端口的初始化有兩種方法：一是利用宏指令，二是通過觸摸屏系統(tǒng)菜單里的通信設(shè)置。
    本應(yīng)用選擇觸摸屏的COM2為通信端口，調(diào)用指令SYS(INIT_C0M，N)設(shè)置通信格式。設(shè)定軟件的應(yīng)用工作參數(shù)時，選擇“編程種類”為宏，選擇“PLC”種類為NULL。需要注意的是，當(dāng)使用ADP6軟件提供的宏指令初始化通信端口時，必須將觸摸屏背后的指撥開關(guān)(Dip Switches)的第5位(SW5)設(shè)置為OFF。宏指令初始化通信端口程序如下：
@500=291//利用內(nèi)部存儲區(qū)定義變量即@500為變量，291(表示選擇RS232、波特率為115200、COM2、無校驗、1個停止位、8個數(shù)據(jù)位)
SYS(INIT_COM,500)//宏指令初始化通信端口

4.3 DSP與PWS觸摸屏串行通信的實現(xiàn)
DSP與PWS觸摸屏串行通信的程序編制完成后，將兩者利用提供的通信電纜連接起來，即可實現(xiàn)雙方的通信，實現(xiàn)了PWS觸摸屏在線修改DSP勵磁控制器的控制參數(shù)等功能。結(jié)果表明兩者之間的通信是穩(wěn)定可靠的，完全滿足開發(fā)的要求。

5 結(jié)束語
本文闡述了DSP增強(qiáng)的SCI模塊串行通信功能以及觸摸屏軟件設(shè)計的主要特點，分別給出了兩者的通信程序流程圖和初始化程序，實現(xiàn)了以TMS320F2812為核心的DSP勵磁控制器和PwS6600S-S觸摸屏之間的通信。利用SCI的增強(qiáng)功能16級發(fā)送/接收FIF0，可減少CPU 的開銷，利用ADP6軟件及其方便、功能強(qiáng)大的宏指令，可大大提高開發(fā)效率。

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