1 ADSP-BF561

　　ADSP— BF561處理器是ADI公司推出的針對多媒體和通信應(yīng)用的一款高性能產(chǎn)品，具有豐富的外設(shè)接口,，集成了2個Blackfln處理器內(nèi)核。它內(nèi)部集成了2 個并行外部接口(PPI),，為同時進行圖像采集,、處理和顯示提供了一個系統(tǒng)級片上解決方案，成為各種網(wǎng)絡(luò)多媒體應(yīng)用經(jīng)濟,、高效的選擇,。

 

　　ADSP—BF561提供2個雙通道同步串行端口(SPORTO和SPORTl)，主要有下面幾個特點,。

 

　?、匐p向操作：每個SPORT都有2套獨立的發(fā)送和接收引腳。

 

　?、诰彌_的發(fā)送和接收端口：每個端口都有1個數(shù)據(jù)寄存器,，用以同其他DSP部件進行雙向數(shù)據(jù)傳輸；多個移位寄存器用于數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)數(shù)據(jù)的移入和移出,。

 

　?、蹠r鐘：每個發(fā)送／接收端口或者使用外部串行時鐘，或者使用自己產(chǎn)生的時鐘頻率,。

 

　?、茏珠L：每個SPORT都支持3～32位長度的串行數(shù)據(jù)字，以最高有效位在前或最低有效位在前的格式傳送,。

 

　?、輲簾o論數(shù)據(jù)字有無幀同步信號，每個發(fā)送和接收端口都能運行,；幀同步信號能夠從內(nèi)部或者外部產(chǎn)生,，可以高有效或低有效,，要求2個脈沖寬度，可以前幀或后幀同步,。

 

　　2 串行通信原理

　　串行傳送是在1根傳輸線上一位一位地傳送,。異步串行通信是以字符為信息單位進行傳送。每個字符作為一個獨立的信息單位(1幀數(shù)據(jù)),，可以隨機出現(xiàn)在數(shù)據(jù)流中,。一旦傳送開始，收／發(fā)雙方以預(yù)先約定的傳輸速率(波特率,，表示每秒傳送的二進制位數(shù))在時鐘的作用下傳送這個字符的每一位,。為了確保異步通信的正確性，需要在字符數(shù)據(jù)格式中設(shè)置起始位和停止位,。而同步串行通信是以數(shù)據(jù)塊為信息單位傳送,，每幀信息包括成百上千個字符，一旦傳送開始,，要求每幀信息內(nèi)的每一位都同步,。

 

　　通用異步收發(fā)器UART是PC中最主要的串行通信接口之一，其數(shù)據(jù)幀格式如下所示,。

 

　　UART數(shù)據(jù)幀包含4部分：起始位,、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗位(可選)和停止位,，各部分的意義如下：

 

　　起始位,，先發(fā)出1個邏輯“0”(低電平)信號，表示開始傳輸字符,。

 

　　數(shù)據(jù)位,，緊接著起始位之后，是要傳送的有效信息,。

 

　　數(shù)據(jù)位的個數(shù)可以是5,、6、7,、8等,，構(gòu)成1個字符。通常采用ASCII碼,，低位在前,，高位在后，靠時鐘定位,。

 

　　奇偶校驗位,，數(shù)據(jù)位加上這一位后，使得“1”的位數(shù)應(yīng)為偶數(shù)(偶校驗)或奇數(shù)(奇校驗),，以此來校驗數(shù)據(jù)傳送的正確性,。

 

　　停止位,，1個字符數(shù)據(jù)的結(jié)束標(biāo)志?？梢允?位,、1．5位、2位的高電平,。

 

　　空閑位,，不定長，處于邏輯“1”(高電平)狀態(tài),，表示當(dāng)前線路上沒有數(shù)據(jù)傳送,。

 

　　3 驅(qū)動的實現(xiàn)

 

　　SPORT只提供同步串行數(shù)據(jù)傳送，ADSP—BF561通過UART提供異步RS一232數(shù)據(jù)傳送,。通過軟件設(shè)置和處理,，SPORT口可以作為UART異步串口來使用。在應(yīng)用程序中,，寫入開發(fā)板上SPORT口的內(nèi)容可以通過簡單的硬件轉(zhuǎn)接,，在主機端用超級終端等軟件接收，使用起來與UART口一樣,。出于產(chǎn)品開發(fā)的需要,，本設(shè)計利用DSP的同步串口輸出調(diào)試信息，與PC機進行異步通信,。該產(chǎn)品是一款網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控終端，以ADSP—BF561為硬件核心,，μClinux2．6為軟件核心,。

 

　　3．1 設(shè)備驅(qū)動原理

　　設(shè)備驅(qū)動程序是操作系統(tǒng)內(nèi)核與機器硬件之間的接口，為應(yīng)用程序屏蔽了硬件的細(xì)節(jié),。在應(yīng)用程序看來,，硬件設(shè)備只是一個特殊的設(shè)備文件，應(yīng)用程序可以像操作普通文件一樣對硬件設(shè)備進行操作,。而事實上,，對硬件的所有實際操作都是由用戶空間的應(yīng)用程序調(diào)用內(nèi)核空間的驅(qū)動程序完成的。

 

　　μClinux內(nèi)核驅(qū)動架構(gòu)如圖1所示,。μClinux使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)struct file_operations為所有的設(shè)備文件提供了統(tǒng)一的操作函數(shù)接口,。該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中包括許多操作函數(shù)的指針，如open(),、close(),、 read()和write()等。不同類型的文件有不同的,。file_operations成員函數(shù),。每個進程對設(shè)備的操作最終都會轉(zhuǎn)換成對 file_operations結(jié)構(gòu)的訪問,。在驅(qū)動程序中，首先要根據(jù)驅(qū)動程序的功能完成file_operations結(jié)構(gòu)中各函數(shù)的實現(xiàn),，不需要的函數(shù)接口可直接在file_operations結(jié)構(gòu)中初始化為NULL,。file_operations變量會在驅(qū)動程序初始化時，注冊到系統(tǒng)內(nèi)部,；當(dāng)操作系統(tǒng)對設(shè)備進行操作時,，會調(diào)用驅(qū)動程序注冊的file_opera—tions結(jié)構(gòu)中的函數(shù)，實現(xiàn)相應(yīng)功能,。

    　3．2 主要函數(shù)實現(xiàn)

　　ADSP—BF561 的SPORT口是全雙工的,，可以同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。本驅(qū)動主要通過軟件設(shè)置和處理,，利用SPORT口的發(fā)送功能,，發(fā)送16位的串行數(shù)據(jù)字。其中有效數(shù)據(jù)位8位,，最低位在前,，擁有與 UART異步數(shù)據(jù)相同的數(shù)據(jù)格式，在主機端可用超級終端等軟件接收,。

 

　　驅(qū)動中需在file_operations結(jié)構(gòu)里實現(xiàn)的主要接口函數(shù)有open(),，write()和ioetl()。

 

　　(1)open() 函數(shù)

 

　　在open()函數(shù)中,，需初始化SPORTl口相應(yīng)的寄存器,。以下是幾個重要的寄存器設(shè)置。

 

　?、賁PORTl_TCLKDIV：SPORTl口發(fā)送時鐘頻率設(shè)置,。

 

　　SPORTl_TCLKDIV=(SYS_CLOCK_FREQUENCY／2*MO—DEM_BAUD_RATE))一 1；／*SYS_CLOCK_FREQUENCY為系統(tǒng)時鐘頻率,，通過測試,，此處應(yīng)取值為98 390 000。MODEM_BAUD_RATE為波特率,，用戶可通過調(diào)用iootl()進行設(shè)置*／

 

　?、赟PORTl_TFSDIV：SPORTl口的發(fā)送幀同步頻率設(shè)置，確定在TFS脈沖前要計數(shù)的發(fā)送時鐘周期數(shù),。 SPORTl_TFSDIV=0x000f,；

 

　　③SPORTl_TCR2：設(shè)置串行通信字長,。SPORTl_TCR2=0x000f,； ／／設(shè)置串行通信字長為16位

 

　　④SPORTl_TCRl：SPORTl口的主要控制寄存器,。SPORTl_TCRl=0x0613,； ／*傳輸使能,。發(fā)送數(shù)據(jù)時，設(shè)置低位優(yōu)先,，設(shè)置串口為內(nèi)部時鐘,，內(nèi)部產(chǎn)生幀同步信號，傳送時可按照實際的波特率發(fā)送數(shù)據(jù)*／

 

　　(2)write() 函數(shù)

 

　　write()函數(shù)的主要功能是將應(yīng)用程序中寫入SPORT口的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成UART的數(shù)據(jù)格式輸出,，主要實現(xiàn)流程如下：

 

　?、俜峙渚彌_區(qū)以存放轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)(用kmalloc實現(xiàn))。

 

　?、跀?shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換,。要用SPORT口模擬UART口，就要使從SPORT口發(fā)出的數(shù)據(jù)與從UART口發(fā)出的數(shù)據(jù)具有相同的數(shù)據(jù)格式,。在驅(qū)動中將從 SPORT口發(fā)出的數(shù)據(jù)設(shè)置為1位起始位,、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位,，即“O DO D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 l”,。停止位與起始位之間可有多個1，但一旦停止位后有O,，便認(rèn)為是下一個字符的開始,。應(yīng)用程序中傳入的數(shù)據(jù)要經(jīng)過相應(yīng)轉(zhuǎn)換才能寫入SPORT的發(fā)送寄存器。具體轉(zhuǎn)換過程為：

　?、蹟?shù)據(jù)的發(fā)送,。SPORT1_STAT中的TXF位指示發(fā)送FIFO中是否有空位，其值為1表示FIFO已滿,，為0表示FIFO中仍有空位,。

 

　     　(3)ioctl() 函數(shù)

 

　　ioctl()是設(shè)備驅(qū)動程序中對設(shè)備I／O通道進行管理的函數(shù)。所謂對I／O通道進行管理,，就是對設(shè)備的一些特性進行控制,，例如串口傳輸波特率的選擇,。驅(qū)動程序中ioctl()通過傳入的參數(shù)cmd設(shè)置SPORTl口的發(fā)送時鐘頻率,。cmd在用戶程序端由一些宏進行定義，該整數(shù)通過系統(tǒng)調(diào)用傳遞到內(nèi)核中的驅(qū)動程序,，再由驅(qū)動程序利用解碼宏從這個整數(shù)中得到用戶要設(shè)置的波特率,，然后通過switch{case)結(jié)構(gòu)進行相應(yīng)的操作。

　　主要實現(xiàn)流程如下：

　　只要保證應(yīng)用程序中由locil()的參數(shù)cmd的宏定義值與核心驅(qū)動中相應(yīng)的解碼宏定義相符,，便可在應(yīng)用程序中通過ioctl()函數(shù)實現(xiàn)任意有效波特率的設(shè)置,。

 

　　結(jié)語

 

　　在SPORT口驅(qū)動程序中，通過對數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)進行轉(zhuǎn)換,，輸出與UART異步數(shù)據(jù)相同的幀格式,，用軟件實現(xiàn)UART,，有效地解決了DSP的異步串口擴展問題。

 

　　參考文獻

 

　　1. 劉樂善.歐陽星明.劉學(xué)清 微型計算機接口技術(shù)及應(yīng)用 2002

 

　　2. 王欣.羅志祥.沈光 基于 ARM和μClinux多串口通信的設(shè)計與實現(xiàn) [期刊論文] -計算機與數(shù)字工程2007(08)

 

　　3. Analog Device Inc ADSP-BF561 Blackfin Processor Hardware Reference 2008