TMS320C3X串口扩展技术

    摘要：介绍了TMS320C3X DSP串口的一种扩展方法，给出该接口电路的Verilog HDL实现。该接口电路已被作者应用到实际系统中，仿真和实践证明该电路稳定可靠，具有一定的应用价值。

    关键词：数字信号处理器 硬件描述语言 接口电路

TMS320C3X是TI公司生产的第三代数字信号处理器，目前已相继推出C30、C31、C32和VC33等四种类型，由于其性价比高而被广泛应用于各个领域中。

TMS320C3X是一种32bit的浮点DSP，其程序、数据和外设地址都映射在同一存储空间，并有丰富的寻址方式和较大的寻址空间，因此对外设的访问非常灵活方便。但在实际应用中往往也要考虑一些不利因素：一是外部总线速度高、地址线宽，因此增加外对接口电路的时序要求较高，且电路连接较复杂；二是频繁的外设访问操作易产生流水线冲突而影响整体性能。DSP的串口有较强的设备管理能力，与外设连接也很简单，因此成为DSP与低速外设交换数据的首选。但在TMS320C3X系列中，除TMS320C30提供两个串口外，其它几种芯片都只有一个串口，在很多情况下限制了这些芯片的进一步使用。本文针对C3X串口的特点，以TMS320C3X与TLC3204X连接为例，设计了一种串口扩展方法。

1 TMS320C3X与TLC3204X连接简介

TLC3204X是TI公司生产的话带模数接口芯片（AIC），可与TMS320C3X等多种DSP芯片的串口直接相连，其A/D、D/A转换精度为14bit，按16bit方式传送，其中两位用于芯片控制和启动辅助通信[1]。图1是TLC3204X与TMS320C3X串口的连接图[2]。AIC与DSP通过DX和DR交换数据，AIC的主时钟信号（MCLK）由DSP的定时器0提供，而AIC的移位脉冲（SCLK）作为串口的发送时钟（CLKX）和接收时钟（CLKR），发送和接收帧同步信号分别由AIC的FSX和FSR提供。DSP串口以16位变速传送方式工作，AIC按字方式传送数据。

2 TMS320C3X串口扩展原理

一般而言，外设数据字长较短，而TMS320C3X串口数据字长可灵活配置。利用这一特点，只要增设少量的外部电路，就能在现有基础上扩展接口。在本例中，TLC3204X数据是16bit字长，因此只要将TMS320C3X串口设定为32bit传送方式，每个TLC3204X各点用16bit，就能将该串口一分二。图2为TMS320C3X与两片TLC3204X的连接示意图，其接口电路的设计可分为发送和接收两部分的设计。

2.1 发送接口电路

该接口应完成两个任务。一是接收来自TMS320C3X串口的32bit数据，由TMS320C3X提供移位脉冲CLKX，帧同步信号（FSX）由接口电路提供，其时序如图3所示。二是将32bit数据会解为两个16bit数据，然后再转送到两个TLC3204X芯片，由TLC3204X芯片提供发送时钟SCLK和帧同步信号FSX以及完成信号EODX。传送时序如图4所示。

2.2 接收接口电路

该接口电路是发送接口电路的逆过程，其时序如图5和图6所示。

3 接口电路的实现

Verilog HDL[3]描述硬件单元的结构简单且易读，是当前最流行和通用的两种硬件描述语言之一，得到众多EDA工具的支持，因此利用该语言进行电路设计可以节省开发成本并缩短开发周期。

3.1 接口电路的顶层Verilog HDL描述

module DSP_TLC(SCLK1,DX1,FSX1,EODX1,DR1,FSR1,

EODR1,SCLK0,DX0,FSX0,EODX0,DR0,FSR0,EODR0,

CLKX,DX,FSX,DR,FSR,RESET);

input FSX1,EODX1,FSX0,EODX0,DX,CLKX,RESET;

output FSX,DX1,EX0;

input DR1,SCLK1,FSR1,EODR1,DR0,SCLK0,FSR0, EODR0;

output FSR,DR;

Transmit TRA(DX1,SCLK1,FSX1,EODX1,DX0,SCLK0,

FSX0,EODX0,DX,CLKX,FSX,RESET);

Receive REC(DR1,SCLK1,FSR1,EODR1,DR0,SCLK0,

FSR0,EODR0,DR,CLKX,FSR,FESET);

Endmodule

3.2 发送接口电路的Verilog HDL描述

module Transmit(DX1, SCLK1,FSX1,EODX1,DX0,

SCLK0,FSX0,EODX0,DX,CLKX,FSX,RESET);

input SCLK1,FSX1,EODX1,SCLK0,FSX0,EODX0;

input DX,CLKX,RESET;

output FSX,DX1,DX0;

reg [31:0] tmp_DX,temp_DX;

reg [1:0] tmp_EODX;

reg [4:0] DX_count;

assign DX1=temp_DX[31];

assign DX0=temp_DX[15];

assign FSX=(tmp_EODX = =2'b11)? 1'b0:1'b1;

always @(negedeg CLKX or negedge RESET)

begin

if (RESET= =1'b0)

begin

tmp_DX <=32'b0;

tmp_EODX <=2'b0;

DX_count <=5'b0;

end

else

begin

if (EODX1 = =1'60)tmp_EODX[1] <=1'b1;

if (EODX0 = = 1'b0)tmp_EODX[0] <=1'b1;

if (DX_count = =5'b11111)tmp_EODX <=2'b0;

if (FSX = =1'b0)

begin

tmp_DX[0] <=DX;

tmp_DX[31:1] <=tmp_DX[30:0];

DX_count <=DX_count +1;

end

else

DX_count <=5'b0;

end

end

always @(posedge SCLK1)

begin

if (FSX1 = =1'b0)

temp_DX[31:17] <=temp_DX[30:16];

else

temp_DX[31:16] <=tmp_DX[31:16];

end

always @(posedge SCLK0)

begin

if (FSX0 = =1'b0)

temp_DX[15:1] <=temp_DX[14:0];

else

temp_DX[15:0] <=tmp_DX[15:0];

end

endmodeule

3.3 接收接口电路的Verilog HDL描述

module Receive(DR1,SCLK1,FSR1,EODR1,DR0,SCLK0,FSR0,EODR0,DR,CLKR,FSR,RESET);

input DR1,SCLK1,FSR1,EODR1,DR0,SCLK0,FSR0,EODR0;

input CLKR,RESET;

output FSR,DR;

reg [31:0] tmp_DR,temp_DR;

reg [1:0] tmp_EODR;

reg [4:0] DR_count;

assign DR=(FSR = =1'b0) ? tmp_DR[31]:1'bz;

assign FSR=(tmp_EODR = =2'b11)?1'b0:1'b1;

always @(posedge CLKR or negedge RESET)

begin

if (RESET = =1'b0)

begin

tmp_DR <=32'b0;

tmp_EODR <=2'b0;

DR_count <=5'b0;

end

else

begin

if (EODR1= =1'b0) tmp_EODR[1] <=1'b1;

if (DR_count = =5'b11111) tmp_EODR <=2'b0;

if (FSR = =1'b0)

begin

tmp_DR[31:1] <= tmp_DR[30:0];

DR_count <=DR_count +1;

end

else

begin

DR_count <=5'b0;

tmp_DR <= temp_DR;

end

end

end

always @(negedge SCLK1)

begin

if (FSR1= =1'b0)

begin

temp_DR[16] <=DR1;

temp_DR[31:17] <=temp_DR[30:16];

end

end

always @(negedge SCLK0)

begin

if (FSR0 = 1'b0)

begin

temp_DR[0] <=DR0;

temp_DR[15:1] <= temp_DR[14:0];

end

end

endmodule

    本文介绍了一种TMS320C3X串口扩展技术，并用Verilog VDL语言进行描述，利用中小容量的CPLD或FPGA就有实现该接口功能。该电路已被作者应用到实际系统中，仿真和实践证明该接口稳定可靠，具有定的应用价值。