浅谈异步串行通信模块TL16C550在电子白板中的应用

　　黑板从早的用黑色涂料涂抹在木板，水泥等坚硬物体表面，到九十年代的水磨玻璃，现在的彩涂钢板，复合材料板…见证了世界教育事业的一步步发展，为人类传播知识，普及教育，立下了汗马功劳。 现在，黑板的种类也开始变的复杂多样，从颜色上分有黑板，绿板，白板…从表面形状上分有平面板，弧面板，从结构组成上分有支架活动板，推拉板，升降板，磁性黑板，从用途上分有教学黑板，办公白板，广告板，展示板而教学黑板又有电子黑板，多功能组合板，组合推拉黑板、交互式电子白板，带幕投影板等等。电子白板是汇集了电子技术、软件技术等多种高科技手段研发的高新技术产品，它通过应用电磁感应原理，结合计算机和投影机，可以实现无纸化办公及教学。电子白板由普通白板发展而来，早出现的电子白板为复印型电子白板，随着技术的发展及市场的需要，出现了交互式的电子白板。目前市场上这两种电子白板并存，以下分别介绍这两类电子白板。

　　1 异步通信模块工作原理介绍

　　该系统由信号发射笔、白板、信号处理平台和PC机构成，其具体的工作流程是：信号笔负责发射混合有红外和超声波的信号，通过白板上的信号接收器将采集的信号滤波整形送往信号处理平台，由DSP信号处理系统完成对信号笔的定位，并将定位信息送往上位机，通过PC机编写的应用程序完成对笔迹的描绘。DSP芯片，也称数字信号处理器， 是一种具有特殊结构的微处理器。DSP芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的DSP指令，可以用来快速的实现各种数字信号处理算法。TI公司的通用异步通信模块TL16C550来实现TMS320C5509与PC机之间的串行通信，DSP可以随时读取TL16C550状态，完成发送和接收的指令，同时TL16C550本身具有控制能力和一个处理器的终端系统，可以减少通信连接的软件管理，提高系统的工作效率。TMS320C5509与PC机异步通信的原理框图如图1所示。

　　TMS320C5509与异步通信模块TL16C550连接通信，再通过MAX232芯片完成电平转换，转换成异步串口的工作电平送往PC机，实现TMS320-C5509与PC机异步通信。

　　2 异步通信器件TL16C550简介

　　2.1 TL16C550特点

　　TL16C550是TI公司的异步通信器件，是一个标准的串口接口芯片它具有以下特点：1）供电电压为5 V或3.3 V；2）时钟频率可达16 MHz，通信时波特率可达1 M，可以通过软件设置设定波特率发生器；3）具有标准的异步通信位，可选5、6、7、8位串行数据位，可设置奇偶检验模式或无奇偶校验模式，停止位长度为1、1.5、2；4）独立控制发送、接收、线状态以及中断设置；5）软件设置FIFO，减少CPU中断。

　　2.2 TL16C550引脚功能介绍

　　TL16C550的主要引脚功能如下：A0～A2：片内寄存器的选择信号，用于选择读出或写入TL16C550寄存器的数值。D0～D7：双向8位数据总线；ADS：地址选通信号该引脚有效时，可将CS0、CS1、及A0、A1、A2锁存在TL16C550内部；XIN、XOUT：外部时钟输入输出引脚，可接晶体振荡器或外部时钟信号；CS0、CS1、：片选信号，当CS0=CS1=1且=0时，TL16C550才被选通；WR1、WR2、RD1、RD2：读、写信号；BAUDOUT：波特率输出引脚，可直接连接到RCLK引脚上；MR：主机复位；INTRPT：中断输出引脚，高电平有效；RXRDY：接收准备引脚；TXRDY：传送准备引脚。

　　2.3 TL16C550寄存器功能介绍

　　TL16C550共有11个寄存器，这11个寄存器是通过TMS320C5509的3个地址线（A0～A2）和线路控制寄存器中的DLAB位对它们进行寻址的，表1是TL16C550寄存器的具体地址分配，给出了如何通过设置A2、A1、A0、DLAB来访问这些寄存器。

　　线路控制寄存器LCR负责设置数据长度（5位、6位、7位、8位），设置停止位个数（1、1.5、2个停止位），设置奇偶校验使能、奇偶校验选择，以及寄存器的访问选择；线路状态寄存器LSR包括接收数据准备标志位、溢出错误标志位、奇偶校验错误标志位、发送标志位；中断使能寄存器IER负责设置接收中断使能、发送中断使能、接收错误中断使能、MODEM中断使能。

　　TL16C550的波特率可通过高位除数寄存器DLM、低位除数寄存器DLL来控制，除数寄存器值和波特率之间的换算关系为：除数值=输入频率÷（波特率×16），本次TL16C550的输入频率选取为：3.686 4 MHz，波特率与除数的换算关系如表2所示。

　　3 TMS320C5509与PC机的硬件电路设计

　　TMS320C5509利用TL16C550与PC机进行串行通信的硬件电路如图2所示，图中TL16C550异步通信接口工作在3.3 V或5 V下，完成数据的串行传输和设定波特率等功能，本系统TL16C550按照设定的波特率9 600与PC机进行双向串口通信。图中TL16C550的片内寄存器选择线A0～A2与TMS320C5509的地址线A0～A2相连。用于选择要写入或读出TL16C550的寄存器。TL16C550的数据线D0～D7直接与TMS320C5509的数据D0～D7相连，实现数据的双向传输；TL16C550的片选信号CS0、CS1直接与高电平相连，与TMS320C5509的相连，当为低电平TL16C550被选通；TL16C550的读使能引脚为、RD2，图中TL16C550的RD2接地，即当为高电平且TL16C550被选中时才能读取数据；TL16C550的写使能引脚为、WR2，图中TL16C550的WR2接地，即当为高电平且TL16C550被选中时才能向TL16C550写数据；TL16C550的外部时钟输入输出引脚XIN、XOUT外接的是3.686 4 MHz的晶振。为了满足本TMS320C55509以波特率为9 600与PC机进行串行通信，因此高位除数寄存器DLM选取00H，低位除数寄存器DLL选取为18H；TL16C550串行输入引脚SIN和串行输出引脚SOUT分别接到MAX232的R20UT和T1IN，主要完成将输出的0～3.3 V电平转换成异步串口的工作电平，以完成RS-232接口电平转换功能。

　　4 软件设计

　　本文以TMS320C5509为研究对象，利用TL16C550异步串口通信芯片实现DSP与PC机之间的串口通信。在软件编程上考虑到TL16C550芯片的初始化和通信协议，主要任务是设置串行通信数据长度、停止位、奇偶校验位、波特率、中断使能等，以实现串口通信。具体设计流程图如图3所示。

　　TL16C550初始化C语言程序如下：

　　5 实验数据

　　根据系统设计要求须将由DSP信号处理系统得到的延时信息通过串口传输到PC机，再通过编写的应用软件实现对笔迹的描述，利用上述方法实现TM320C5509与PC机的串口通信，实验数据如图4所示。得到的实验数据准确、稳定，通过计算可以得到信号笔的定位信息。

　　6 结束语

　　TMS320C5509这款DSP芯片具有高性能、低功耗等优点在数字信号处理中得到了广泛应用。利用TI公司的异步串行通信模块TL16C550实现TMS320C5509与PC机之间的串口通信，具有传输稳定性高、接口简单等优点，通过实验证实该系统运行良好。

　　关于TI公司

　　德州仪器 （Texas Instruments），简称TI，是的半导体公司，为现实世界的信号处理提供创新的数字信号处理（DSP）及模拟器件技术。除半导体业务外，还提供包括传感与控制、教育产品和数字光源处理解决方案。TI总部位于美国得克萨斯州的达拉斯，并在25多个国家设有制造、设计或销售机构。是的半导体公司，为现实世界的信号处理提供创新的数字信号处理（DSP）及模拟器件技术。除半导体业务外，还提供包括教育产品和数字光源处理解决方案（DLP）。TI总部位于美国得克萨斯州的达拉斯，并在25个多国家设有制造、设计或销售机构。