原标题：基于TL16C550C实现DSP UART数据通信的方法研究设计方案

　　基于TL16C550C通过TMS320C6416实现DSP UART数据通信的方法研究设计方案

　　引言

　　在嵌入式系统设计中，数字信号处理器（DSP）的应用日益广泛，尤其是在视频处理、图像处理以及高速数据传输等领域。TMS320C6416作为TI公司的一款高性能DSP芯片，凭借其强大的运算能力和丰富的外设接口，在各类复杂应用中发挥着重要作用。然而，TMS320C6416本身并不支持异步串行通信接口（UART），这在实际应用中，尤其是在需要与PC或其他设备进行串行通信时，带来了诸多不便。为此，本文提出了一种基于TL16C550C芯片通过TMS320C6416实现DSP UART数据通信的方法，并详细阐述了其硬件设计、软件编程以及主控芯片在方案中的作用。

　　主控芯片型号及其作用

　　TMS320C6416 DSP芯片

　　TMS320C6416是TI公司推出的一款高性能定点DSP芯片，基于C64x+ DSP内核，主频可达数百MHz，具备强大的数据处理能力。其主要特点包括：

　　高性能的C64x+ DSP内核：支持高效的指令集，能够实现复杂的数字信号处理算法。

　　丰富的外设接口：包括多个McASP（多通道音频串行端口）、EMIF（外部存储器接口）、I2C、SPI等，但缺少UART接口。

　　高速数据传输能力：支持PCI、SRIO等高速接口，适用于大数据量传输场景。

　　在本文的设计方案中，TMS320C6416作为主控芯片，负责处理复杂的数字信号，并通过扩展的UART接口与PC或其他外部设备进行数据通信。

　　TL16C550C UART芯片

　　TL16C550C是TI公司推出的一款高性能的通用异步收发传输器（UART），其主要特点包括：

　　高时钟频率：时钟频率可达16MHz，支持高达1Mbaud的波特率。

　　可编程波特率发生器：支持灵活的波特率设置，满足不同的通信需求。

　　FIFO缓冲器：内置16字节的发送和接收FIFO，减少CPU中断次数，提高通信效率。

　　独立控制功能：可独立控制发送、接收、线路状态以及中断设置。

　　在本文的设计中，TL16C550C作为UART扩展芯片，通过与TMS320C6416的连接，实现了DSP系统的异步串行通信功能。

　　硬件设计方案

　　TMS320C6416与TL16C550C的连接：

　　TMS320C6416的数据总线（D0-D7）与TL16C550C的数据总线（D0-D7）直接相连，实现数据传输。

　　TMS320C6416的地址总线（A0-A2）与TL16C550C的地址选择信号（A0-A2）相连，用于选择TL16C550C内部的寄存器。

　　TMS320C6416的读写控制信号（R/W、IOSTRB等）通过逻辑电路与TL16C550C的读写信号（WR2、RD2）相连，实现寄存器的读写操作。

　　TL16C550C与PC的连接：

　　TL16C550C的TX（发送）、RX（接收）等信号通过电平转换芯片（如MAX232）与PC的串口相连，实现串行通信。

　　硬件电路设计

　　电源设计：

　　TMS320C6416采用双电源供电，内核电压为1.8V，I/O电压为3.3V。TL16C550C也支持3.3V供电，因此两者可以直接相连，无需额外的电平转换。

　　信号隔离与保护：

　　在TMS320C6416与TL16C550C之间，以及TL16C550C与PC之间，加入适当的信号隔离与保护电路，如光耦、限流电阻等，以提高系统的稳定性和可靠性。

　　复位与时钟设计：

　　TMS320C6416和TL16C550C都需要稳定的时钟信号和复位信号来确保正常工作。

　　时钟设计：TMS320C6416的主时钟可以通过外部晶振或PLL（相位锁定环）生成。在此设计中，可以选择一个合适的外部晶振（如50MHz或更高），并通过TMS320C6416内部的PLL电路倍频至所需的工作频率。TL16C550C的时钟信号可以由TMS320C6416的一个GPIO（通用输入输出）引脚提供，或通过专门的时钟分频器产生。

　　复位设计：TMS320C6416和TL16C550C都应配备独立的复位电路。TMS320C6416的复位电路通常包括上电复位和手动复位两部分，以确保在电源稳定且系统初始化完成后才开始工作。TL16C550C的复位信号可以由TMS320C6416的一个GPIO引脚控制，在系统启动时或需要软件复位时触发。

　　软件设计方案

　　初始化设置

　　TMS320C6416初始化：

　　初始化CPU寄存器，包括时钟设置、中断向量表配置等。

　　配置EMIF（外部存储器接口），确保DSP能够正确访问外部设备，包括TL16C550C。

　　初始化GPIO端口，配置用于TL16C550C控制的引脚（如时钟、复位、读写控制等）。

　　TL16C550C初始化：

　　通过TMS320C6416的GPIO端口和数据总线，向TL16C550C的寄存器写入初始化值，包括波特率设置、FIFO控制、中断使能等。

　　配置TL16C550C的发送和接收缓冲区，以及相关的中断服务程序（ISR），以便在数据发送或接收时及时响应。

　　数据通信流程

　　发送数据：

　　当TMS320C6416有数据需要发送时，它首先将数据写入TL16C550C的发送FIFO缓冲区。

　　TL16C550C自动从FIFO中取出数据，并按照设定的波特率通过TX引脚发送出去。

　　发送完成后，TL16C550C可以生成中断信号，通知TMS320C6416发送完成，以便进行后续处理或发送新数据。

　　接收数据：

　　当PC或其他外部设备通过RX引脚向TL16C550C发送数据时，TL16C550C将接收到的数据存储在接收FIFO缓冲区中。

　　TMS320C6416可以通过查询或中断方式检查接收FIFO的状态，如果有数据可读，则从FIFO中读取数据并进行处理。

　　中断处理

　　中断配置：在TMS320C6416和TL16C550C中分别配置中断源和中断优先级，确保在数据发送、接收或其他关键事件发生时能够及时响应。

　　中断服务程序：为TMS320C6416编写中断服务程序，用于处理TL16C550C产生的中断信号。这些程序将执行必要的读取、写入或控制操作，以维持数据通信的顺畅进行。

　　调试与优化

　　硬件调试：使用示波器、逻辑分析仪等工具检查TMS320C6416和TL16C550C之间的信号波形，确保时钟、复位、读写控制等信号的正确性。

　　软件调试：利用TI提供的Code Composer Studio（CCS）等开发环境进行软件调试，设置断点、观察变量和寄存器状态，确保软件逻辑的正确性。

　　性能优化：根据实际应用需求，调整TL16C550C的波特率、FIFO深度等参数，以及TMS320C6416的中断处理逻辑，以优化数据通信的效率和稳定性。

　　结论

　　本文提出了一种基于TL16C550C通过TMS320C6416实现DSP UART数据通信的方法，并详细阐述了其硬件设计、软件编程以及主控芯片在方案中的作用。通过该方法，TMS320C6416 DSP能够有效地扩展UART接口，实现与PC或其他外部设备的异步串行通信。在实际应用中，该方法具有广泛的适用性和良好的可扩展性，为DSP系统的数据通信提供了一种有效的解决方案。