基于Lab Windows／CVI的PC与 DSP的串行通信

0 引言
    随着数字信号处理理论及微电子技术的高速发展，数字信号处理器(DSP)已广泛应用于各个控制领域。而在控制系统中，通常会利用PC机与DSP之间的通信来对系统各个状态／参数进行监控。这种方法既利用了DSP功耗低、价格相对便宜、功能强大、抗干扰能力强、适宜于分布现场等优点，同时又结合了PC机的软硬件资源丰富、管理功能强大、人机界面友好、操控平台稳定可靠、数据通信方便快捷等系统功能优势。为此，本文拟通过使用比较广泛的RS-232-C接口标准来研究PC与TMS320F2812 DSP之间的异步串行通信。

1 硬件设计
    这里采用最简单的三线连接方法，即PC机与DSP的发送、接收端彼此交叉连接，地线对应连接的方法。另外，由于DSP的串行通信接口SCI的两个外部引脚SCITXD和SCIRXD的信号为TTL电平，与RS-232-C标准逻辑电平不一致，因此，要进行信号电平转换后才能连接到PC机的串口接头DB9，图1所示是其硬件连接电路，其中电平转换选用MAX3232芯片和若干电容来实现，使用时只用其中的一对收／发单元。

2 软件设计
2．1 通信协议
    本设计将通信的帧格式设置为1个起始位，8个数据位，无奇偶校验位，1个停止位。图2所示为其数据帧格式，其传输波特率为9600 bps，采用全双工通信方法。

    PC机发送数据包的格式是：包头+功能码+参数码+数据内容+校验和，本设计分别设置它们占1、2、2、4、4个字节。其中包头是一个数据包开始的标志，这里设置为字符’～’；功能码表示本次通信要完成的操作，其中”01”表示向DSP发送参数，”02”表示让DSP回传数据；参数码表示通信传送的数据类别，”01”表示要传送P参数，”02”表示要传送I参数，”03”表示要传送D参数。假如通过PC机来设置DSP中数字PID控制程序的参数P为15．20，可以设定数据的量纲为1：100，那么就应当发送15．20×100=1520=05F0H，即依次发送字符’0’=30H、’5’=35H、’F’=46H、’0’=30H；且在前面发送的字符串为”～010105F0”。校验和的计算是把从功能码到数据内容己经转换为ASCII码的全部字节连续累加，其值为7EH+30H+31H+30H+31H+30H+35H+46H+30H=021BH，所以，PC向DSP发送完整的数据包为字符串”~010105F0021B”，其格式如图3所示。

    DSP上传电流、电压、频率等实时数据的数据包格式与图3类似，但它可以不使用功能码或参数码。如频率数据包的包头采用字符’*’，电流数据包的包头采用字符’#’，以示区别即可。[!--empirenews.page--]
2．2 上位机PC端程序
    PC机主要完成三部分工作：一是对从机进行控制(比如修改参数)，二是对从机采集的数据进行处理和数值计算，三是向用户提供友好、美观的仪器界面。以上功能均可依靠软件实现。上位机软件既可以使用Visual C++、VisualBasic等通用的开发工具，也可以使用LabWin-dows／CVI、LabView等专用于计算机测控领域的虚拟仪器软件开发平台。LabWindows／CVI是NI公司开发的32位、以ANSI C为核心的交互式虚拟仪器开发环境，它将功能强大的C语言与测试技术相结合，具有灵活的交互式编程方法和丰富的库函数，可为开发人员建立监测、自动测试、数据采集、过程监控等系统提供理想的软件开发环境，是实现虚拟仪器及网络化仪器的快速途径。由于其简单易学，故可大大缩短开发周期。LabWindows／CVI具有专门用于RS-232串行通信的函数库，主要包括：串行口打开／关闭函数(OpenCom／OpenComConfig和CloseCom)、串行口输入／输出函数(ComRd、ComRdByte、ComWrt、ComWrtByte)、串行口控制函数(FlushInQ、FlushOutQ)、串行口状态查询函数(GetInQLen、GetOutQLen)、串行口事件处理函数(InstallCom-Callback)等5大类。以下是程序部分代码：
    主函数：

    PC机发送程序：
    PC机要能向DSP发送控制命令，比如开机，关机，修改参数等，下面以修改PID控制参数P为例。

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2．3 下位机DSP程序
    DSP的软件开发可利用集成开发环境CCS3．1(Code Composer Studio)，并采用C语言进行编程。利用DSP的SCI模块实现串行通信的主程序流程图如图4所示。DSP的串行通信程序设计可采用查询法或中断法来进行数据的收发，这里采用中断方式接收数据，而用查询方式发送数据。DSP收到PC机发送来的数据时，便转入相应的中断子程序，其中断服务子程序流程如图5所示。其串口SCI初始化配置如下：

    void SCI_Init(void)
    {
    SciaRegs．SCICCR．all=0x0007；／／字符长度8位
    SciaRegs．SCICTL1．all=0x0003；//使能发送和接收
    SciaRegs．SCICTL2．all=0x0002； ／／使能接收中断，禁止发送中断
    SciaRegs．SCIHBAUD=0x00；／／置波特率高8位
    SciaRegs．SCIHBAUD=0xF3；／／置波特率低8位
    SciaRegs．SCICTL1．all=0x23；／／使SCI退出复位
    }
    DSP收到字符串”～010105F0019D”之后，首先进行和校验。如果正确，则根据功能码和参数码判断PC机发送的是否是修改参数P的命令。然后提取数据”05F0'’，将其转换为十进制数1520，再除以100即得到要设置的P值15．20；如果和校验出错，则要求主机重发。若PC机发送的是上传数据的命令，则将发送标志变量send_flag置1，这样，在主循环中，经过判断后，便可向PC机发送数据。

3 结束语
    本文利用LabWindows/CVI开发平台编写了上位机PC程序，同时利用CCS3．1开发环境编写下位机DSP程序，然后通过RS232总线进行串行通信。利用这种方法设计的PC机与DSP的串行通信系统具有硬件结构简单、成本低、实现容易等特点，并具有良好的可移植性和可扩展性，能够很好地满足PC与DSP的通信需求。