DSP与计算机的异步串行通信.doc

DSP与计算机的异步串行通信

1绪论

1.1设计背景
在DSP芯片出现之前，数字信号处理只能依靠通用微处理器来完成，由于微处理器芯片速度较低，难以满足高速实时处理的要求。1965年库利和图基发表了著名的快速傅立叶变换FFT，极大地降低了傅立叶变换的计算量，从而为数字信号的实时处理奠定了算法的基础。与此同时，伴随集成电路技术的发展，各大集成电路厂商为生产通用DSP芯片做了大量的工作。1978年AMI公司生产第一片DSP芯片S2811。1979年美国Intel公司发布了商用可编程DSP器件Intel2920，由于内部没有单周期的硬件乘法器，使芯片的运算速度，数据处理能力和运算精度受到了很大的限制。运算速度大哟为单指令周期200~250ns，应用范围仅局限于军事或航空领域。
随着时间的推移，许多国际上著名集成电路厂家都相继推出自己的DSP产品。这个时期的DSP器件在硬件结构上更适合数字信号处理的要求，能进行硬件乘法，硬件FFT变换和单指令滤波处理，其单指令周期为80~100ns，20实际80年代后期，以TI公司的TMS320C30为代表的第三代DSP芯片问世，伴随着运算速度的进一步提高，其应用范围逐步扩大到通信，计算机领域。
在2000年以后，DSP制造商不仅信号处理能力更加完善，而且是系统开发更加方便，程序编辑更加灵活，功耗进一步降低，成本不断下降。尤其是各种通用外设集成到片上，大大地提高了数字信号处理能力。这一时期的DSP运算速度可达到单指令周期10ms左右，可在Windows环境下直接应用C语言编程，使用方便灵活，使DSP芯片不仅在通信，计算机领域得到了广泛的应用，而且逐步渗透到了人们的日常消费领域。
目前DSP芯片的发展非常迅速。硬件结构方面主要是向多处理器的并行处理结构，便于外部数据交换的串行总线传输，大容量片上RAM和ROM，程序加密，增加IO驱动能力，外围电路内装化，低功耗等方面发展。软件方面主要是综合平台的完善，使DSP的应用开发更加灵活方便。
1.2设计目的
通过本次课程设计，综合运用数字信号处理、DSP技术课程以及其他有关先修课程的理论和生产实际知识去分析和解决具体问题，并使所学知识得到进一步巩固、深化和发展。初步培养学生对工程设计的独立工作能力、电子系统设计的一般方法。通过课程设计树立正确的设计思想，提高学生分析问题、解决问题的能力。进行设计基本技能的训练，如查阅设计资料和手册、程序的设计、调试等。本题目要求实现DSP与计算机的异步串行通信，设计目的在于了解DSP与PC机串行通信的实现软硬件方案，了解DSP的中断系统，掌握DSP的I/O工作方式。
1.3设计任务
=1\*GB2⑴设计DSP与PC的异步通讯接口电路，实现串行数据的发送与接收；
=2\*GB2⑵通过编写DSP程序，实现DSP与PC机之间的数据交换；
=3\*GB2⑶要求详细叙述DSP与PC异步通讯接口设计方案以及控制的编程；
=4\*GB2⑷按要求编写课程设计报告书，正确、完整的阐述设计和实验结果；
=5\*GB2⑸在报告中绘制程序的流程图，并文字说明。

2设计原理

TMS320C5402已在通信与信息系统、信号与信息处理和自动化控制领域有了广泛的应用。该芯片提供了多通道缓冲串行接口McBSP(MultichannelBufferedSerialPorts)与外部设备进行通信。因为McBSP是同步串行接口，而计算机RS-232接口为通用异步接口UART(UniversalAsynchronousReceiverandTransmitter)，要使计算机与C54进行通信，必须在DSP方面加一个专门的软件实现。
2.1TMS320C5402简介
TMS320C5402是C5000系列中性价比较高的一颗芯片。独特的6总线哈佛结构，使其能够6条流水线同时工作，工作频率达到100MHz。C5402除了使用C54x系列中常用的通用I／O口（GeneralPurposeI／O，简称GPIO）外，还为用户提供了多个可选的GPIO：HPI－8和McBSP。TMS320C5402的主要特性有：
操作速率达100MIPS；
具有先进的多总线结构(1条程序总线、3条数据总线和4条地址总线)；
40位算术逻辑运算单元(ALU),包括1个40位桶形移位寄存器和2个独立的40位累加器；
17位并行乘法器与40位专用加法器相连,用于非流水式单周期乘法/累加(MAC)运算；
双地址生成器,包括8个辅助寄存器和2个辅助寄存器算术运算单元(ARAU)；
数据/程序寻址空间1M16bit，内存4K16bitROM和16K16bit双存取RAM；
内置可编程等待状态发生器、锁相环(PLL)时钟