F28335第十二篇——串口拓展(XR16C854)

本文介绍一种串口拓展方法。硬件上基于DSP28335和XR16C854。实现最XR16C854最简单的使用方法。XR16C854有更多强大的功能，大家可以参考其技术手册。

硬件设计

XR16C854是一款4通道的串口拓展芯片，最大的传输速率可以达到2Mb/s。其原理图如上图所示。本例程使用最简单的查询发送方法。与DSP的外部接口模块(XINTF)实现数据交换。所以只用到以下几个管脚：

• XTAL1与XTAL2：外接晶振。本例程接入的是7.3728Mhz的外部无源晶振。
• D0~D7：与F28335连接的数据8位数据并口。连接到F28335的XD0到XD7(GPIO79到GPIO72)。
• IOR和IOW：读选通与写选通，低电平有效。分别连接到F28335的XRD与XWE0(GPIO38)管脚相连接。
• TXA到TXD：串口数据发送A通道到D通道。
• RXA到RXD：串口数据接收A通道到D通道。
• A0到A2：寄存器地址选择位。连接到F28335的XA0(GPIO40)到XA2(GPIO42)。
• CSA到CSD：通道A到通道D的选择信号(低电平有效)。将F28335高位地址位通过与非门编址，如：
  • CSA 0x1001xx
  • CSB 0x1002xx
  • CSC 0x1003xx
  • CSD 0x1004xx

16C854使用简介

在16C854中寄存器的选择通过A0到A2的编址实现。下面所述地址即将A2到A0置位。用[r/w-0x00]代表寄存器为可读写，且初始值为0x00.

串口传送数据格式设置

LCR(Line Control Register)

• 地址：011b
• 描述：r/w=0x00
• 功能：用于描述串口数据的格式。

LCR[1:0]：接收和发送数据的长度选择

BIT-1	BIT-0	字长
0	0	5(默认)
0	1	6
1	0	7
1	1	8

LCR[2]：发送和接收停止位字长

BIT-2	字长	停止位字长
0	5,6,7,8	1
1	5	1-1/2
1	6,7,8	2

LCR[5:3] ：奇偶校验

BIT-5	BIT-4	BIT-3	奇偶校验
x	x	0	无校验
0	0	1	奇校验
0	1	1	偶校验
1	0	1	强制校验位置位1
1	1	1	强制校验位清零0

LCR[6]：发送中断使能

0：禁止
1：使能。强制输出数据为0，直到此位禁止。

LCR[7]：寄存器选择位

16C854中，除了通过A0到A2编址来区别寄存器外，另外重要的一项区分就是LCR的值。LCR的值决定了该器件的寄存器类型。根据LCR的值，寄存器类型可以分成三种情况。

• LCR[7]=0：数据寄存器
• LCR=0xBF：高级功能寄存器
• LCR[7]=1且LCR≠0xBF：波特率设置寄存器。

波特率设置

如上图所示，在XR16C854中，波特率的值与两组寄存器相关：MCR以及DLL和DLM。其具体的计算公式为：

$$divisor=\frac{XTAL1\_clock}{prescaler\times (16\times BaudRateGenerator)}$$
其中：
$$prescaler=\{\begin{array}{ll}1& MCR[7]=0\\ 4& MCR[7]=1\end{array}$$

DLL和DLM

• 地址：000b(DLL)和001b(DLM)
• 条件：LCR[7] = 1, LCR ≠0xBF
• 描述：r/w
• 功能：DLM和DLL分别为波特率分频系数( Baud Rate Generator)的高8位和低8位。

MCR(Modem Control Register)

• 地址：100b
• 条件：LCR[7]=0
• 描述：r/w-0x00

MCR[0]：DTR#输出

0：强制DTR#输出为1(默认)
1：强制DTR#输出为0

MCR[1]：RTS#输出

0：强制RTS#输出为1(默认)
1：强制RTS#输出为0

MCR[2]：保留

MCR[3]：中断输出使能

• 0：中断输出禁止
• 1：中断输出使能

MCR[4]：内部回送使能

• 0：禁止回送功能
• 1：使能回送功能

MCR[5]：Xon-Any 使能

• 0：禁止Xon-Any功能
• 1：使能Xon-Any

MCR[6]：红外编码/解码使能

• 0：使能标准调制解调器接收发送数据
• 1：使能红外接收传送。

MCR[7]：时钟预分频选择

• 0：不分频
• 1：4分频

查询状态

LSR( Line Status Register )

• 地址：101b
• 条件：LCR[7]=0
• 描述：r-0x60

LSR[0]：接收数据(RHR)就绪

• 0： 接收保持寄存器为空
• 1： 数据已经接收且保持在接收保持寄存器中

LSR[1]：接收器溢出标志

• 0：无溢出标志
• 1：溢出错误

LSR[2]：接收数据校验错误

• 0：没有校验出错
• 1：奇偶校验出错

LSR[3]：接收数据帧错误

• 0：没有帧错误
• 1：帧错误标记。没有有效停止位。

LSR[4]: 接收中断标志

• 0：无中断条件发生
• 1：接收器接收到中断标志。(接收端0维持至少一个字节帧长度)

LSR[5]：发送保持寄存器(THR)空标志

• 0：发送保持寄存器中有数据未被传送到移位寄存器中。
• 1：发送保持器为空。

LSR[6]：THR(发送保持寄存器)和TSR(发送移位寄存器)空标志

• 0：THR或者TSR并非为空。
• 1：发送器处于闲置状态。

LSR[7]：接收FIFO数据错误标志

• 0：没有接收FIFO错误
• 1：在接收FIFO中，至少有一个数据帧有错误。

发送/接收数据

RHR(Receive Holding Register)和THR(Transmit Holding Register)

• 地址：000b
• 条件：LCR[7]=0
• 描述：
  • RHR：r
  • THR：w

软件设计

主要功能

通过D通道为例，以查询的方式实现数据的收和发功能。

源代码

#define CSA (Uint16 *)0x100100
#define CSB (Uint16 *)0x100200
#define CSC (Uint16 *)0x100300
#define CSD (Uint16 *)0x100400

Uint16 rx = 0x00;
Uint16 tx = 0x00;
int main(void)
{

    //1.系统初始化
    InitSysCtrl();
    //2.关闭中断
    DINT;
    IER = 0x0000;
    IFR = 0x0000;
    InitPieCtrl();
    //3.初始化GPIO
    InitXintf();
    
    //4.自定义程序
    //LCR[7]=1
    *(CSD + 3) = 0x80;  //LCR
    *(CSD ) = 0x04; //DLL：波特率为7.3728M/(4*16)=115200
    *(CSD + 1) = 0x00; //DLM

    //LCR[7]=0
    *(CSD + 3) = 0x03; //LCR:8位数据，无校验，一位停止位。

    while (1)
    {
        tx++;
        //发送数据
        while ((*(CSD + 5) & 0x0020) == 0);
        *CSD = tx & 0x00FF;
        //接收数据
        if ((*(CSD + 5) & 0x0001) == 1)  //LSR:RX Data Ready
        {
            rx = *(CSD ) & 0x00FF;
        }
    }
}