如何利用Lab Windows/CVI實現(xiàn)PC與DSP的串行通信功能

0 引言

隨著數字信號處理理論及微電子技術的高速發(fā)展，數字信號處理器(DSP)已廣泛應用于各個控制領域。而在控制系統(tǒng)中，通常會利用PC機與DSP之間的通信來對系統(tǒng)各個狀態(tài)／參數進行監(jiān)控。這種方法既利用了DSP功耗低、價格相對便宜、功能強大、抗干擾能力強、適宜于分布現(xiàn)場等優(yōu)點，同時又結合了PC機的軟硬件資源豐富、管理功能強大、人機界面友好、操控平臺穩(wěn)定可靠、數據通信方便快捷等系統(tǒng)功能優(yōu)勢。為此，本文擬通過使用比較廣泛的RS-232-C接口標準來研究PC與TMS320F2812 DSP之間的異步串行通信。

1 硬件設計

這里采用最簡單的三線連接方法，即PC機與DSP的發(fā)送、接收端彼此交叉連接，地線對應連接的方法。另外，由于DSP的串行通信接口SCI的兩個外部引腳SCITXD和SCIRXD的信號為TTL電平，與RS-232-C標準邏輯電平不一致，因此，要進行信號電平轉換后才能連接到PC機的串口接頭DB9，圖1所示是其硬件連接電路，其中電平轉換選用MAX3232芯片和若干電容來實現(xiàn)，使用時只用其中的一對收／發(fā)單元。

2 軟件設計

2．1 通信協(xié)議

本設計將通信的幀格式設置為1個起始位，8個數據位，無奇偶校驗位，1個停止位。圖2所示為其數據幀格式，其傳輸波特率為9600 bps，采用全雙工通信方法。

PC機發(fā)送數據包的格式是：包頭+功能碼+參數碼+數據內容+校驗和，本設計分別設置它們占1、2、2、4、4個字節(jié)。其中包頭是一個數據包開始的標志，這里設置為字符’～’；功能碼表示本次通信要完成的操作，其中”01”表示向DSP發(fā)送參數，”02”表示讓DSP回傳數據；參數碼表示通信傳送的數據類別，”01”表示要傳送P參數，”02”表示要傳送I參數，”03”表示要傳送D參數。假如通過PC機來設置DSP中數字PID控制程序的參數P為15．20，可以設定數據的量綱為1：100，那么就應當發(fā)送15．20×100=1520=05F0H，即依次發(fā)送字符’0’=30H、’5’=35H、’F’=46H、’0’=30H；且在前面發(fā)送的字符串為”～010105F0”。校驗和的計算是把從功能碼到數據內容己經轉換為ASCII碼的全部字節(jié)連續(xù)累加，其值為7EH+30H+31H+30H+31H+30H+35H+46H+30H=021BH，所以，PC向DSP發(fā)送完整的數據包為字符串”~010105F0021B”，其格式如圖3所示。

DSP上傳電流、電壓、頻率等實時數據的數據包格式與圖3類似，但它可以不使用功能碼或參數碼。如頻率數據包的包頭采用字符’*’，電流數據包的包頭采用字符’#’，以示區(qū)別即可。

2．2 上位機PC端程序

PC機主要完成三部分工作：一是對從機進行控制(比如修改參數)，二是對從機采集的數據進行處理和數值計算，三是向用戶提供友好、美觀的儀器界面。以上功能均可依靠軟件實現(xiàn)。上位機軟件既可以使用Visual C++、VisualBasic等通用的開發(fā)工具，也可以使用LabWin-dows／CVI、LabView等專用于計算機測控領域的虛擬儀器軟件開發(fā)平臺。LabWindows／CVI是NI公司開發(fā)的32位、以ANSI C為核心的交互式虛擬儀器開發(fā)環(huán)境，它將功能強大的C語言與測試技術相結合，具有靈活的交互式編程方法和豐富的庫函數，可為開發(fā)人員建立監(jiān)測、自動測試、數據采集、過程監(jiān)控等系統(tǒng)提供理想的軟件開發(fā)環(huán)境，是實現(xiàn)虛擬儀器及網絡化儀器的快速途徑。由于其簡單易學，故可大大縮短開發(fā)周期。LabWindows／CVI具有專門用于RS-232串行通信的函數庫，主要包括：串行口打開／關閉函數(OpenCom／OpenComConfig和CloseCom)、串行口輸入／輸出函數(ComRd、ComRdByte、ComWrt、ComWrtByte)、串行口控制函數(FlushInQ、FlushOutQ)、串行口狀態(tài)查詢函數(GetInQLen、GetOutQLen)、串行口事件處理函數(InstallCom-Callback)等5大類。以下是程序部分代碼：

主函數：

PC機發(fā)送程序：

PC機要能向DSP發(fā)送控制命令，比如開機，關機，修改參數等，下面以修改PID控制參數P為例。

2．3 下位機DSP程序

DSP的軟件開發(fā)可利用集成開發(fā)環(huán)境CCS3．1(Code Composer Studio)，并采用C語言進行編程。利用DSP的SCI模塊實現(xiàn)串行通信的主程序流程圖如圖4所示。DSP的串行通信程序設計可采用查詢法或中斷法來進行數據的收發(fā)，這里采用中斷方式接收數據，而用查詢方式發(fā)送數據。DSP收到PC機發(fā)送來的數據時，便轉入相應的中斷子程序，其中斷服務子程序流程如圖5所示。其串口SCI初始化配置如下：

void SCI_Init(void)

{

SciaRegs．SCICCR．all=0x0007；／／字符長度8位

SciaRegs．SCICTL1．all=0x0003；//使能發(fā)送和接收

SciaRegs．SCICTL2．all=0x0002； ／／使能接收中斷，禁止發(fā)送中斷

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退出復位

}

DSP收到字符串”～010105F0019D”之后，首先進行和校驗。如果正確，則根據功能碼和參數碼判斷PC機發(fā)送的是否是修改參數P的命令。然后提取數據”05F0'’，將其轉換為十進制數1520，再除以100即得到要設置的P值15．20；如果和校驗出錯，則要求主機重發(fā)。若PC機發(fā)送的是上傳數據的命令，則將發(fā)送標志變量send_flag置1，這樣，在主循環(huán)中，經過判斷后，便可向PC機發(fā)送數據。

3 結束語

本文利用LabWindows/CVI開發(fā)平臺編寫了上位機PC程序，同時利用CCS3．1開發(fā)環(huán)境編寫下位機DSP程序，然后通過RS232總線進行串行通信。利用這種方法設計的PC機與DSP的串行通信系統(tǒng)具有硬件結構簡單、成本低、實現(xiàn)容易等特點，并具有良好的可移植性和可擴展性，能夠很好地滿足PC與DSP的通信需求。