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DSP具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力使其在高速數(shù)字信號(hào)處理方面得到廣泛的應(yīng)用。通用異步接收發(fā)送器（UART）是異步串行通訊設(shè)備，它能在發(fā)射機(jī)的末端將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)，并在接收機(jī)的末端將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)。該設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)EIA-232E(也稱(chēng)作RS-232)標(biāo)準(zhǔn)的全雙工串行通信鏈路。
TI的很多DSP產(chǎn)品不帶有UART接口，為了實(shí)現(xiàn)串行通信，很多情況下都要用軟件對(duì)相應(yīng)的接口編程來(lái)模擬異步串口。而ADSP-21369芯片有2個(gè)UART，支持串口數(shù)據(jù)的全雙工傳輸，兩個(gè)專(zhuān)用DMA通道和異步傳輸。UART功能原理框圖如下圖所示。
UART功能原理框圖
UART Functional Block Diagram
典型的UART數(shù)據(jù)幀如下圖所示，它包含一個(gè)起始位、數(shù)據(jù)位和一個(gè)停止位。奇偶校驗(yàn)位用于檢驗(yàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，可以設(shè)置為偶校驗(yàn)或奇校驗(yàn)。一幀(不包含起始位、停止位和奇偶校驗(yàn)位)中的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度從5到8位之間變化。每幀停止位的數(shù)目可以編程為1或2。考慮到所有的情況，一個(gè)UART數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度在7到12位之間變化。幀的起始位為低有效，在下降沿檢測(cè)；停止位為高有效，在上升沿檢測(cè)。對(duì)于某次通信發(fā)送端和接收端的波特率必須相同。
UART數(shù)據(jù)幀
UART data frame
- 同步效應(yīng)
當(dāng)兩個(gè)UART通信時(shí)，發(fā)送端和接收端按數(shù)據(jù)發(fā)送的波特率工作。發(fā)送端以給定的波特率發(fā)送數(shù)據(jù)，接收端檢測(cè)到幀的起始位之后開(kāi)始以同樣的波特率對(duì)數(shù)據(jù)采樣。因?yàn)榻邮斩瞬恢罃?shù)據(jù)幀何時(shí)到來(lái)，所以這種通信方式被稱(chēng)作異步通信。因?yàn)榻邮斩艘獧z測(cè)幀的起始位，接收端的邏輯要比發(fā)送端復(fù)雜。
由通信協(xié)議可知，接收端產(chǎn)生的接收時(shí)鐘頻率是波特率的16倍。圖4.3所示是接收端使用的同步數(shù)據(jù)幀的協(xié)議。當(dāng)數(shù)據(jù)信號(hào)從停止位或空閑狀態(tài)過(guò)渡時(shí)，接收端在低有效起始位的下降沿檢測(cè)幀的起始位。在起始位的下降沿，接收端將其時(shí)鐘計(jì)數(shù)器復(fù)位并在8個(gè)時(shí)鐘周期后找到起始位的重點(diǎn)。在中點(diǎn)對(duì)起始位重采樣以便驗(yàn)證之前檢測(cè)到的下降沿不是噪聲或干擾。在16個(gè)時(shí)鐘周期之后對(duì)下一位采樣，也就是下圖中的D0位的中點(diǎn)。
UART同步效果
UART synchronization effects
因?yàn)閁ART接收器在每一幀的開(kāi)始重新同步，前面幀的采樣錯(cuò)誤（除了停止位之外）不會(huì)累加。因此，采樣錯(cuò)誤只限于一個(gè)數(shù)據(jù)幀，與整個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)無(wú)關(guān)。經(jīng)常由于接收時(shí)鐘和接收數(shù)據(jù)幀的同步錯(cuò)誤而導(dǎo)致采樣錯(cuò)誤。該錯(cuò)誤會(huì)影響整個(gè)幀，它將數(shù)據(jù)位的采樣點(diǎn)移到更靠近過(guò)渡邊沿的地方。由于這些過(guò)渡邊沿上升和下降緩慢，該錯(cuò)誤可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)檢測(cè)錯(cuò)誤。過(guò)渡邊沿的緩慢上升和下降是發(fā)送電纜的高阻抗導(dǎo)致的。當(dāng)停止位被采樣為低而不是高時(shí)，幀錯(cuò)誤就出現(xiàn)了。因?yàn)樘幚砥鞫说腢ART波特率由處理器的外部時(shí)鐘產(chǎn)生，所需的波特率產(chǎn)生可能不精確。這會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致發(fā)送端的時(shí)序變化，在接收端就可能出現(xiàn)采樣錯(cuò)誤。
2、編程技巧
（1）全雙工DMA
因?yàn)閁ART是一個(gè)全雙工外設(shè)，發(fā)送器和接收器同時(shí)工作并相互獨(dú)立。當(dāng)在環(huán)路模式中進(jìn)行全雙工DMA時(shí)（在這里發(fā)送器的輸出與接收器的輸入相連），要保證UART的接收端在使能發(fā)送端之前被使能，以避免接收端的數(shù)據(jù)丟失。
匯編代碼見(jiàn)附錄A。
（2）UART中斷
在I/O模式下使能UART中斷需要兩步。在I/O模式中用UART中斷要謹(jǐn)慎，因?yàn)樗闹袛啾焕壋梢粋�(gè)單一的接收中斷。首先要將UART中斷映射為中斷向量表中的中斷之一。通過(guò)對(duì)DAI中斷控制寄存器編程或?qū)ART映射到任何一個(gè)外設(shè)中斷源，直接使用DAI中斷。這可以通過(guò)改變外設(shè)中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器的UART中斷的默認(rèn)設(shè)置來(lái)實(shí)現(xiàn)，即選擇UART接收中斷。UART0和UART1的接收中斷選定值分別對(duì)應(yīng)0x13和0x14。
I/O模式下的第二步是在UART中斷使能寄存器(UARTxIER)中設(shè)置相應(yīng)的位以使能UART中斷。在所有UART設(shè)置（比如字長(zhǎng)、奇偶校驗(yàn)等）之后要從內(nèi)部使能中斷，因?yàn)樵诎l(fā)送模式下，一旦在UARTxIER寄存器對(duì)發(fā)送緩沖為空位使能，就會(huì)產(chǎn)生中斷。如果在其他的UART設(shè)置之前對(duì)該位使能，在發(fā)送中斷服務(wù)例程中的發(fā)送數(shù)據(jù)不會(huì)遵循以后通過(guò)編程對(duì)UART的設(shè)置，會(huì)導(dǎo)致通信錯(cuò)誤。在DMA模式中，對(duì)發(fā)送或接收DMA按照I/O模式步驟1中的介紹使能相應(yīng)的中斷就可以了。在DMA模式下，用戶(hù)不需要使用UARTxIER寄存器使能發(fā)送或接收中斷。但是對(duì)于奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤、溢出錯(cuò)誤、幀錯(cuò)誤或地址檢測(cè)錯(cuò)去引起的線(xiàn)狀態(tài)中斷，即使在DMA模式下，也要在UARTxIER寄存器中設(shè)置相應(yīng)的中斷位。
在VisualDSP++中運(yùn)行或單步調(diào)試代碼時(shí)，如果使用了UART中斷，不要打開(kāi)UART寄存器窗口（UART寄存器窗口對(duì)外設(shè)的中斷狀態(tài)有影響）。如果打開(kāi)了該窗口會(huì)清除中斷鎖存器，仿真器會(huì)不斷的對(duì)這些寄存器進(jìn)行讀操作。
3. 與PC通信
與PC通信要保證UART的內(nèi)部編程設(shè)置和串口調(diào)試助手的COM端口的配置相匹配。與PC通信的UART初始化過(guò)程代碼如下。程序中對(duì)UART的設(shè)置和圖4.4中對(duì)串口調(diào)試助手的配置相匹配。
void initUART( )
{
/* 設(shè)置UART0的波特率*/
*pUART0LCR = UARTDLAB;
// 使能Divisor Latch High/Low 寄存器（UARTxDLL，UARTxDLLH）來(lái)設(shè)置波特率
*pUART0DLL = 0x1c;
*pUART0DLH=0x02;
//除數(shù)值為0x21c = 540，時(shí)鐘頻率為331.776MHz 的情況下，波特率為19200
/* 配置UART0 LCR寄存器*/
*pUART0LCR = UARTWLS8| // 字長(zhǎng)為8
UARTPEN| // 奇校驗(yàn)
UARTSTB ; // 2個(gè)停止位
*pUART0RXCTL = UARTEN; //使能UART0 接收模式
*pUART0TXCTL = UARTEN; //使能UART0傳送模式
xmitUARTmessage(welcomemessage，sizeof(welcomemessage)); //傳送歡迎信息
}
串口調(diào)試助手的設(shè)置
Configuring of serial debugging assistant
