??? 穩定平臺，是指能夠使被穩對象在干擾作用下相對慣性空間保持方位不變，或在指令力矩作用下，按給定規律相對慣性空間轉動的裝置。它廣泛應用于慣性測量、武器裝備以及空間技術中。在穩定平臺中,伺服控制技術是關鍵技術之一。
??? 隨著電子技術和計算機技術的發展，DSP芯片的性能不斷提高，這為選用數字伺服控制方案創造了條件。在基于DSP的兩軸高精度穩定平臺系統中，采用兩塊TI公司的馬達專用控制芯片TMS320LF2407A作為控制器，分別控制單軸。F2407A包含了高速C2XX DSP CPU內核及SCI與CAN通信模塊，為實時通信提供了方便。但它同時也存在人機界面不友好、軟件資源沒有PC機豐富等因素，這些制約了它的應用。
??? 為了充分發揮該控制芯片的特點，兼具良好的人機接口以利于調試與監控，本系統采用PC機和DSP的主從式結構。PC機作為主機，完成對DSP的控制、數據結果的顯示以及人機接口，而DSP完成實時控制，上傳實時數據。這樣，如何實現多DSP與PC機的可靠通信，在整個系統實現中成為一個重要問題。本文以基于DSP的兩軸高精度穩定平臺為背景，介紹了一種TMS320LF2407A與PC多機串行通信的軟硬件方案，并對這種方法的優缺點進行了討論。
1 TMS320LF2407A及串行通信接口（SCI）
1.1 TMS320LF2407A簡介
??? TMS320LF2407A是在TMS320系列DSP的基礎上，專為數字電機控制而設計的。采用高性能靜態CMOS技術，電壓從5V降為3.3V，減少了功耗，而且指令執行速度提高到40MIPS，幾乎所有指令都可以在25ns的單周期內完成，如此高的運算速度可以通過采用高級控制算法如：自適應控制、卡爾曼濾波以及狀態控制，來提高系統的性能。而且，它有電機控制應用所必須的外設,如：32K 片內FLASH、2K 單訪問RAM、串行外設接口（SPI）、兩個事件管理模塊、16通道雙10位A/D轉換器。不僅如此，片內還有串行通信接口（SCI）和CAN控制器模塊，為多機通信的實現提供了可能。
1.2 串行通信接口（SCI）
??? 串行通信接口支持與CPU以及其它使用非歸零格式的異步外設之間的異步串行數字通信。SCI的接收器與發送器都是雙緩沖的，有各自獨立的控制位與中斷位，都可以同時工作在全雙工模式下。為了保證數據的完整性，SCI對接收的數據進行間斷檢測、奇偶性、超時以及幀錯誤等的檢查。SCI可以通過16位的波特率選擇寄存器，設置多達65000種通信速度，還可以通過RS?232或RS?485與許多主流外設接口。另外，SCI還提供了多處理器通訊模式，為其與PC多機通信的實現奠定了基礎。
2 TMS320LF2407A與PC多機串行通信的一種典型方法（SCI方法）
??? SCI具有多處理器通訊模式，可以用來進行多機通訊。多處理器通訊格式允許處理器在同一串行線路圖1PC與F2407A的通訊數據格式中，將數據塊有效地傳遞給其它處理器，在同一條串行線路中，每次只可以有一個傳輸，即每次只有一個發送者。通訊過程中，在串行數據鏈路中的所有DSP，設置它們的SCI的sleep位（SCICTL1.2）為進入接收睡眠模式，這樣，只有探測到地址幀才中斷。發送者發出的數據塊的第一個幀數據為地址幀，被所有的接收者讀取，只有具有正確地址（由軟件設定，不同DSP也可以有相同的地址，這樣可以實現廣播通訊）的接收者才能讀取其后的數據，其它接收者，不作響應，等待下一地址幀的到來。多處理器通訊模式又可以分為空閑線路模式與地址位模式。空閑線路模式在地址幀前有一段延時，沒有附加的地址/數據位，在處理超過10個字節的數據塊的情況下，空閑線路模式比地址模式效率高。空閑線路模式應該用在典型非多處理器通訊中。而且，對于空閑線路模式在地址幀前的延時，PC機處理起來較繁瑣，故，沒有采用空閑線路模式，而是采用了地址位模式。地址位模式，顧名思義，就是每個字節中加入一個地址/數據位（1表示地址幀，0表示數據幀）來區分數據與地址，這種模式處理小塊數據是十分有效的。于是，本方法就是通過使PC在整個通訊過程中模擬DSP的通訊，采用地址位多處理器通訊模式來實現DSP與PC多機串行通信。

2.1 通訊協議與硬件接口?
??? 為了實現通訊，PC與F2407A之間必須采用相同的通訊格式。圖1是PC的異步串行通訊數據格式與F2407A在地址位多處理器模式下的數據格式。
??? 從圖中可以看出，通訊格式可采用8位數據位、1位停止位、DSP禁止奇偶校驗位，波特率為9600bit/s。對于PC機通訊格式的確定，是通過對8250異步串行通訊控制器進行初始化來實現的。為了實現與F2407A在地址位模式下通訊，采用上述通訊格式的要求是不夠的，必須在數據中通過指定奇偶校驗位來加入地址/數據位。PC在發送地址幀時，設定奇偶校驗位為1，發送數據幀時，設定奇偶校驗位為0。
??? 由于禁止了奇偶校驗位，對通訊的可靠性有所影響。為了克服這一影響，引入了一種基于奇偶校驗的校驗數方法。在每7個字節數據后置一校驗數，校驗數的每一位對應前面每個字節數據的奇偶校驗位，最高位b7置校驗數低7位的奇偶校驗位，當數據少于7字節時，對應位置0。
??? 上位PC機發給每個軸DSP的控制命令如圖2所示，第一字節為DSP編號，第二字節為數據長度，第三個字節為命令號，其后的字節為命令參數，數據長度不超過10個字節。

??? 圖2中，數據長度：表示從命令號開始至命令參數n之間的幀數，n=0、1、2...6；校驗數：從命令號至命令參數n的每字節數據的奇偶校驗位填入校驗數相應位中，如命令號的奇偶校驗位填入校驗數的b0位，以此類推，b7位填入校驗數的奇偶校驗位。
??? 下位DSP上傳的數據為8個字節，前6個為實時數據，第7個為接收狀態數，表示DSP接收的狀態，每次數據接收結束置接收狀態數。第8個字節仍舊為校驗數。
??? 由于采用的RS-232通訊協議是點對點通訊，沒有沖突檢測與仲裁機制，而應用環境又是多機通訊，就必須控制對總線的訪問。這里采用了主從通訊方式，即由上位PC機對總線訪問進行控制。由上位機向從機發送指令與數據，當要求從機上傳數據時，發送上傳指令，等待從機的數據的上傳。在此期間不發送任何要求發送數據的指令，以免產生沖突，導致通訊失敗。
??? 在硬件上，由于RS-232是負邏輯，其低電平“0”在+5V-+15V之間，高電平“1”在-5V--15V之間。而F2407A用低電壓設計，輸入電壓為3.3V，輸出高電平“1”為2.4-2.8之間，低電平“0”為0.4-0.8之間。顯然，這與RS-232協議不匹配，必須進行電平邏輯轉換。我們就采用Modem的最簡方式（3線制），通信中，雙方都被看作數據終端設備，雙方都可發也可收（全雙工模式）。硬件接口圖如圖3所示。

2.2 軟件實現?
??? 對于上位PC機來說，設定定時中斷每隔20ms通過串行通訊口COM1向下位DSP發送指令，如果發送的是要求下位機發送數據的指令，則等待數據上傳結束，對數據進行校驗，如果校驗出錯，則發送重發指令，繼續等待數據上傳，反復3次，如果還是出錯，顯示通訊失敗，退出中斷。下位DSP接收數據采用查詢的方式，它對接收的數據進行校驗，如果校驗錯誤，置接收狀態數為假。DSP的數據發送則由上位機控制，發送固定長度的數據（包括實時數據以及狀態數據，長度7字節），數據末尾加入校驗數，實現與上位機多機串行通訊。當上位機讀出下位DSP上次接收狀態出錯，則再次重復發送上次的指令。上位機可以采用Visual C++,下位DSP可以采用C語言與匯編語言混合編程，這樣實現起來方便，且效率較高。圖4分別給出上位機的定時中斷與下位DSP接收數據的流程圖。

3 結束語?
??? SCI方法實現成本較低，只需一塊電平邏輯轉換芯片及一根串行通信線，就實現了TMS320LF2407與PC多機串行通信。雖然禁止了奇偶位，但由于采用了基于奇偶校驗的校驗數方法，通過實際運行，測得其誤碼率仍舊在要求范圍內，實現了高速可靠通訊，滿足了實時通訊要求。但也有一定局限性，比如說：由于RS?232協議的限制，通訊距離只有大約15m，沒有沖突檢測與仲裁機制，只有采用PC機對總線訪問進[FL(2K2]行控制，這樣就降低了PC的使用效率以及總線的使用效率。對于這些問題，在以后的研究中可以進一步解決。如，可以采用RS?485協議，增加通訊距離，采用2407A上備有的CAN控制器，通過CAN總線來解決，但實現中也存在一些不足。總的說來，SCI方法實現的多機通訊是一種性價比較高的高速實時通訊方法，有很廣泛的應用領域。

參考文獻?

1 劉和平等編著.TMS320LF240X DSP結構、原理及應用.北京:北京航空航天大學出版社,2002
2 胡廣等.在Windows 98下PC和TMS320LF240的多機串行通訊.電子技術,2001(3)
3 潘名蓮等編著.微計算機原理.北京:電子工業出版社，1994