基于FIFO的串口通信模式研究

发布时间：2019-09-14 08:45

【摘要】：详细介绍了串口通信的基本原理和实现方法,在上位机和DSP之间实现3种通信方式,即查询方式、标准SCI模式的中断方式、FIFO模式下的中断方式;同等条件下,接收和发送同等数据量数据,使用FIFO中断方式用时最少,通信效率最高,节省了CPU的机时资源;当数据量越大时,采用该方式,其优越性越明显。在FIFO中断方式中,针对上位机与DSP之间存在的上电时序问题,提出了一种找帧头重排序方法,经过实验,验证了该方法的可靠性。
【图文】：

就绪标志,接收缓冲器,串口通信,框图

－２３２、ＲＳ－４２２与ＲＳ－４８５都是串行数据标准接口。ＲＳ４２２总线与ＲＳ４８５和ＲＳ２３２的电路原理基本相同，都是以差动方式发送和接收，不需要数字地线。ＲＳ－４２２四线接口由于采用单独的发送和接收通道，因此不必控制数据方向，各通信装置之间任何必须的信号交换均可以按软件方式（ＸＯＮ／ＸＯＦＦ握手）或硬件方式（一对单独的双绞线）实现［２］。本文以ＲＳ－４２２方式为例，旨在研究ＤＳＰ的ＳＣＩ模块与上位机串口通信效率问题。串口通信配置框图如图１所示。１实现数据的接收与发送方式标准ＳＣＩ实现数据的接收或者发送，可以采用查询的方式和中断的方式。查询方式：就是通过查询发送缓冲器的就绪标志位图１串口通信配置框图ＴＸＲＤＹ和接收缓冲器的就绪标志位ＲＸＲＤＹ来判断ＳＣＩ是否做好了发送或者接收准备。［３］标准ＳＣＩ模式下中断方式：ＤＳＰ在接收完一个完整的字符后，通知其ＣＰＵ读取数据。具体过程：如果ＤＳＰ引脚ＳＣＩＲＸＤＡ上有高电平触发，ＳＣＩ就开始将二进制数逐位移进接收寄存器ＲＸＳＨＦ，当接收移位寄存器将接收到的完整字符发送给接收缓冲寄存器ＳＣＩＲＸＢＵＦ后，标志位ＲＸＲＤＹ置位，同时产生一个接收中断的请求号，ＣＰＵ读取ＳＣＩＲＸＢＵＦ中的数据，标志位ＲＸＲＤＹ被自动清除。标准ＳＣＩ模式下指令接收流程图如图２所示［４］。发送中断工作方式与接收中断工作方式类似，这里不再赘述。ＦＩＦＯ（ＦｉｒｓｔＩｎＦｉｒｓｔＯｕｔ）模式下中断方式：ＤＳＰ在接收完一段字符后通知ＣＰＵ来读取数据。与标准

界面图,界面,数据,接收数据寄存器

序流程图外部因素变化），统计这３种方式下ＤＳＰ发送和接收数据所花费的时间，如表２所示。以传输８ｋＢ数据为例，由表２可知，采用ＦＩＦＯ模式下中断方式，较前两种方式，发送和接收分别节省了３．７９９９３ｓ、３．４２８２６ｓ和１．３４５２１ｓ、１．２０５１３ｓ。由此可见，采用ＦＩＦＯ模式下中断的串口通信方式，节省ＣＰＵ机时资源。与查询方式相比，，提高数据的传输效速率达１１０．９％。当数据量越大，采用该串口传输模式用时越少，其优越性越明显。图５ＣＣＳ３．３下ＤＳＰ接收与发送数据寄存器界面在ＣＣＳ３．３编译环境下运行ＤＳＰ，将接收数据寄存器ＲＤａｔａ［１３］和重排后的接收数据寄存器Ｒ＿ｒｅｏｒｄｅｒ［１３］调用出来，如图５第二列和第一列数据所示。第三列为ＤＳＰ定时发送的数据。每隔５ｍｓ发送一次数据，同时接收数据，并将接收到的数据解读出来显示在图表中。从图５中可以看出：ＲＤａｔａ［１３］中接收到的字符是错位的（曲线中数据表示错位的变化数据），经过重排序后，调整字符次序，Ｒ＿ｒｅｏｒｄｅｒ［１３］中数据通过通信协议帧校验，成功接收。经过多次实验，验证了该方法的可靠性。经计算，发送一次数据所用时间为：ｔｉｍｅＴ＝１×１０×１６１１５２００＝１．３８８８９ｍｓ花费时间明显小于定时器周期５ｍｓ，满足要求，可见数据可以在５ｍｓ内发送出去。４结束语相比查询方式和标准ＳＣＩ模式下的中断方式，使用ＦＩＦＯ模式的中断方式，可大大提高ＣＰＵ的通信效率，节省了ＤＳＰ的机时资源，让ＣＰＵ有
【作者单位】：西北工业大学自动化学院;
【分类号】：TN919

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