一种基于DSP的SCI外设多字节数据包的收发方法_高玉文.pdf
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1、 30 兵工自动化 Ordnance Industry Automation2023-07 42(7)doi:10.7690/bgzdh.2023.07.007 一种基于 DSP 的 SCI 外设多字节数据包的收发方法 高玉文,吴建刚,刘璐雅,马俊安,刘胜魁,李星洲(四川航天燎原科技有限公司科研事业部,成都 610100)摘要:为实现 DSP 与外部设备之间多字节长数据包的接收和发送,提出一种基于中断方式的接收方法和基于查询方式的发送方法。以 DSP2812 芯片为平台,数据包长度为 48 字节为例,与上位机进行数据通信;DSP 接收中断一旦产生,即可启动接收状态机,自适应接收数据包;发送过程
2、采用查询形式进行定时或者触发的方式发送,实现长数据包的发送。试验结果表明:该方法收发性能稳定可靠,非常适用于小型化低成本的应用场合,可为实际工程开发提供借鉴和帮助。关键词:DSP;多字节;长数据包;上位机 中图分类号:TP273 文献标志码:A A Method of Sending and Receiving Multi-byte Data Packets of SCI Peripherals Based on DSP Gao Yuwen,Wu Jiangang,Liu Luya,Ma Junan,Liu Shengkui,Li Xingzhou(Department of Technolo
3、gy Research and Development,Sichuan Spaceflight Liaoyuan Technology Co.,Ltd.,Chengdu 610100,China)Abstract:In order to realize the receiving and sending of multi byte long data packets between DSP and external devices,a receiving method based on interrupt mode and a sending method based on query mod
4、e are proposed.With DSP2812 chip as the platform,the data packet length is 48 bytes,for example,to communicate with the upper computer.Once the DSP receive interrupt occurs,the receive state machine can be started to receive data packets adaptively.The sending process uses the query form to send the
5、 data in a timed or triggered manner to realize the sending of long data packets.The test results show that the method is stable and reliable,and is very suitable for miniaturization and low-cost applications,which can provide reference and help for practical engineering development.Keywords:DSP;mul
6、ti-bytes;long data packets;host computer 0 引言 随着信息技术的快速发展及自动化设备的广泛应用,串口通信技术被越来越多地运用到控制系统中。计算机与控制器、控制器与控制器、控制器与传感器之间的多字节长数据包的串口数据传输变得越来越流行1。数字信号处理器 DSP2812 凭借其精度高、可靠性好和速度快等特点,被广泛应用于工业生产、控制系统、医疗教育、航空航天等诸多领域2-3,其内部集成的 SCI 外设配备了 16 级深度FIFO 非常适合这种多字节数据包的通信传输4-5。关瑞云等6-8选用不同 FIFO 深度的串并转换芯片实现多路多字节长数据包的数据通信,
7、通信效率高,但仍需 DSP 响应中断和查询收发状态,并且需要额外的芯片资源,不适合小型化低成本的应用场合。刘铎等9-10采用 DSP+FPGA 的架构形式,由FPGA 和串口转换芯片实现长数据包的收发,这种 方式灵活性比较高,但是需要 FPGA 芯片才能实现,增加了额外的硬件和软件成本,也不适合小型化应用场合。笔者对 DSP2812 外设 SCI模块及串口数据解包方法进行分析11,给出 48 字节的长数据包的收发方法。在数据包接收方面,采用 FIFO 自适应中断方式,一旦中断产生,即启动接收状态机12,进行数据接收;在数据包发送方面,采用 FIFO 查询方式,可定时发送,也可触发发送。1 SC
8、I 通信组成及原理 1.1 SCI 通信组成 SCI 为异步串行通信,与并行通信相比,无需太多线,节省成本;与同步串行通信相比,无专门的时钟同步信号,通信距离远。缺点是速度有限,因此比较适合于低速、远距离传输的场合。将 SCI的单端信号转换为差分信号,再进行数据通信,可 1 收稿日期:2023-03-07;修回日期:2023-04-20 作者简介:高玉文(1988),男,甘肃人,硕士,工程师,从事伺服控制系统方向研究。E-mail:yw_。31高玉文等:一种基于 DSP 的 SCI 外设多字节数据包的收发方法第 7 期提高抗干扰能力。如图 1 所示,SCI 是一个双线异步串口(单端时),由发送
9、和接收 2 根信号线组成。图 1 SCI 通信组成 上图为全双工异步通信基本组成。当前设备和其他设备以 RS422 的电气协议进行数据通信,Y 和Z 是一个差分对信号,A 和 B 是一个差分对信号,差分信号和单端信号由 RS422 收发器进行转换。1.2 SCI 通信原理 SCI 数据采用非归零数据(non-return-to-zero,NRZ)格式通信,以位的形式在数据线上通信。每一帧数据包含 1 个起始位、18 位数据位、1 个奇偶校验位(可无)、12 个停止位和 1 个地址位(用于地址位模式)。当数据线处于空闲状态时,数据线保持高电平13。在 DSP 中含有移位寄存器、数据缓存器和 FI
10、FO寄存器。在 FIFO 模式下,发送移位寄存器(TXSHF)将 FIFO 中加载的数据按照约定的波特率速度和数据帧格式从 SCITXD 端移位并发送出去。在接收数据时,当其他设备发送的数据到达 SCIRXD 引脚后,SCI 开始检测数据的起始位,当 SCIRXD 引脚检测到起始位时,便开始将随后的数据逐位按照约定好的波特率速度移至接收移位寄存器(RXSHF)中。由于使用了 FIFO 功能,RXSHF 会将接收到的数据直接加载到 RX FIFO 队列中。接收和发送 FIFO 都有 FIFO 状态信息位,分别是 TXFFST 和 RXFFST,这 2 个状态位可在任何时间标识 FIFO 队列中的
11、数据个数。接收和发送都有一个中断级位 FFIL,这个中断级位是可以设置的。在接收过程中,当 RXFFST 的数值与 RXFFIL 相等时,接收 FIFO 就会产生 FIFO 接收匹配事件。在发送过程中,当 TXFFST 的数值与 TXFFIL 相等时,发送 FIFO 就会产生 FIFO 发送匹配事件。接收和发送匹配事件可以采用中断的形式响应,也可以采用查询的方式去处理。多字节长数据包收发时,在接收的过程中,为了降低丢帧率,以 中断的方式响应接收事件,发送以查询的方式定时或者触发的方式处理。2 多字节数据包接收 2.1 多字节数据包接收原理 表 1 为 DSP 接收和发送的数据包协议,共 48个
12、字节,含 2 个字节的帧头、1 个字节的校验和。图 2 为接收过程状态转移示意图,共 8 个状态。表 1 48 字节数据包接收和发送协议 编号 名称 内容 1 帧头 0 xAA 2 帧头 0 x55 347 数据 工程实际 48 校验和 数据和取低字节 图 2 接收过程状态转移 在 SCI 外设初始化中,先将接收 FIFO 的中断级位 RXFFIL 设置为 1,在使能 SCI 外设后,SCI外设开始接收数据。当 SCI 接收到数据后,CPU 响应中断,接收过程进入状态 1。在状态 1 中,DSP 不断检查接收的数据是否是帧头 0 xAA,如果是,则转移到状态 2;否则持续保持在状态 1,持续检
13、测。在状态 2 中,DSP 检查是否是帧头 0 x55,如果是,则转移到状态3;如果不是,则转移到状态 1。在状态 5 中,需将接收到的数据进行校验,如果校验不通过,则转移到状态 1;如果通过,则转移到状态 6。由于状态 15 已经对接收的数据进行了对齐处理,因此在状态 6中,DSP 可直接接收 16 个有效数据,但需对前 2个数据进行帧头检查,若是 0 xAA 和 0 x55,则继续接收后续数据;若不是,则发生了丢帧或者逸出等错误事件,需跳转到状态 1,重新进行数据包接收对齐操作。在状态 8 中,需对接收到的数据进行校验,如果通过,则跳转到状态 6,继续下一帧数据;32 兵工自动化第 42
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