| 引言
在各種DSP應(yīng)用系統(tǒng)中，經(jīng)常需要與其他的設(shè)備或系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，通用異步收發(fā)器UART(univetsal Asynchronous Receiver／Transmitter)是比較常用的一種通信模式。當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)要求多路UART，或者基于性能、成本綜合考慮選用了不帶UART的 DSP時(shí)，可以考慮利用原有的同步串行口，用軟件模擬UART，在硬件上只需簡(jiǎn)單的連接便可構(gòu)建UART，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信要求。
1 ADSP-BF561
ADSP— BF561處理器是ADI公司推出的針對(duì)多媒體和通信應(yīng)用的一款高性能產(chǎn)品，具有豐富的外設(shè)接口，集成了2個(gè)Blackiln處理器內(nèi)核。它內(nèi)部集成了2 個(gè)并行外部接口(PPI)，為同時(shí)進(jìn)行圖像采集、處理和顯示提供了一個(gè)系統(tǒng)級(jí)片上解決方案，成為各種網(wǎng)絡(luò)多媒體應(yīng)用經(jīng)濟(jì)、高效的選擇。
ADSP—BF561提供2個(gè)雙通道同步串行端口(SPORTO和SPORTl)，主要有下面幾個(gè)特點(diǎn)。
�、匐p向操作：每個(gè)SPORT都有2套獨(dú)立的發(fā)送和接收引腳。
�、诰彌_的發(fā)送和接收端口：每個(gè)端口都有1個(gè)數(shù)據(jù)寄存器，用以同其他DSP部件進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸；多個(gè)移位寄存器用于數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)數(shù)據(jù)的移入和移出。
�、蹠r(shí)鐘：每個(gè)發(fā)送／接收端口或者使用外部串行時(shí)鐘，或者使用自己產(chǎn)生的時(shí)鐘頻率。
�、茏珠L(zhǎng)：每個(gè)SPORT都支持3～32位長(zhǎng)度的串行數(shù)據(jù)字，以最高有效位在前或最低有效位在前的格式傳送。
⑤幀：無(wú)論數(shù)據(jù)字有無(wú)幀同步信號(hào)，每個(gè)發(fā)送和接收端口都能運(yùn)行；幀同步信號(hào)能夠從內(nèi)部或者外部產(chǎn)生，可以高有效或低有效，要求2個(gè)脈沖寬度，可以前幀或后幀同步。
2 串行通信原理
串行傳送是在1根傳輸線上一位一位地傳送。異步串行通信是以字符為信息單位進(jìn)行傳送。每個(gè)字符作為一個(gè)獨(dú)立的信息單位(1幀數(shù)據(jù))，可以隨機(jī)出現(xiàn)在數(shù)據(jù)流中。一旦傳送開(kāi)始，收／發(fā)雙方以預(yù)先約定的傳輸速率(波特率，表示每秒傳送的二進(jìn)制位數(shù))在時(shí)鐘的作用下傳送這個(gè)字符的每一位。為了確保異步通信的正確性，需要在字符數(shù)據(jù)格式中設(shè)置起始位和停止位。而同步串行通信是以數(shù)據(jù)塊為信息單位傳送，每幀信息包括成百上千個(gè)字符，一旦傳送開(kāi)始，要求每幀信息內(nèi)的每一位都同步。
通用異步收發(fā)器UART是PC中最主要的串行通信接口之一，其數(shù)據(jù)幀格式如下所示。
UART數(shù)據(jù)幀包含4部分：起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位(可選)和停止位，各部分的意義如下：
起始位，先發(fā)出1個(gè)邏輯“0”(低電平)信號(hào)，表示開(kāi)始傳輸字符。
數(shù)據(jù)位，緊接著起始位之后，是要傳送的有效信息。
數(shù)據(jù)位的個(gè)數(shù)可以是5、6、7、8等，構(gòu)成1個(gè)字符。通常采用ASCII碼，低位在前，高位在后，靠時(shí)鐘定位。
奇偶校驗(yàn)位，數(shù)據(jù)位加上這一位后，使得“1”的位數(shù)應(yīng)為偶數(shù)(偶校驗(yàn))或奇數(shù)(奇校驗(yàn))，以此來(lái)校驗(yàn)數(shù)據(jù)傳送的正確性。
停止位，1個(gè)字符數(shù)據(jù)的結(jié)束標(biāo)志。可以是1位、1．5位、2位的高電平。
空閑位，不定長(zhǎng)，處于邏輯“1”(高電平)狀態(tài)，表示當(dāng)前線路上沒(méi)有數(shù)據(jù)傳送。
3 驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)
SPORT只提供同步串行數(shù)據(jù)傳送，ADSP BF561通過(guò)UART提供異步RS一232數(shù)據(jù)傳送。通過(guò)軟件設(shè)置和處理，SPORT口可以作為UART異步串口來(lái)使用。在應(yīng)用程序中，寫(xiě)入開(kāi)發(fā)板上SPORT口的內(nèi)容可以通過(guò)簡(jiǎn)單的硬件轉(zhuǎn)接，在主機(jī)端用超級(jí)終端等軟件接收，使用起來(lái)與UART口一樣。出于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的需要，本設(shè)計(jì)利用DSP的同步串口輸出調(diào)試信息，與PC機(jī)進(jìn)行異步通信。該產(chǎn)品是一款網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控終端，以ADSP BF561為硬件核心，μClinux2．6為軟件核心。
3．1 設(shè)備驅(qū)動(dòng)原理
設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是操作系統(tǒng)內(nèi)核與機(jī)器硬件之間的接口，為應(yīng)用程序屏蔽了硬件的細(xì)節(jié)。在應(yīng)用程序看來(lái)，硬件設(shè)備只是一個(gè)特殊的設(shè)備文件，應(yīng)用程序可以像操作普通文件一樣對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行操作。而事實(shí)上，對(duì)硬件的所有實(shí)際操作都是由用戶空間的應(yīng)用程序調(diào)用內(nèi)核空間的驅(qū)動(dòng)程序完成的。
μClinux內(nèi)核驅(qū)動(dòng)架構(gòu)如圖1所示。μClinux使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)struct file_operations為所有的設(shè)備文件提供了統(tǒng)一的操作函數(shù)接口。該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中包括許多操作函數(shù)的指針，如open()、close()、 read()和write()等。不同類型的文件有不同的。file_operations成員函數(shù)。每個(gè)進(jìn)程對(duì)設(shè)備的操作最終都會(huì)轉(zhuǎn)換成對(duì) file_operations結(jié)構(gòu)的訪問(wèn)。在驅(qū)動(dòng)程序中，首先要根據(jù)驅(qū)動(dòng)程序的功能完成file_operations結(jié)構(gòu)中各函數(shù)的實(shí)現(xiàn)，不需要的函數(shù)接口可直接在file_operations結(jié)構(gòu)中初始化為NULL。file_operations變量會(huì)在驅(qū)動(dòng)程序初始化時(shí)，注冊(cè)到系統(tǒng)內(nèi)部；當(dāng)操作系統(tǒng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作時(shí)，會(huì)調(diào)用驅(qū)動(dòng)程序注冊(cè)的file_opera—tions結(jié)構(gòu)中的函數(shù)，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。 |
