原创 C6203B DSP系统中用FPGA实现UART的技术难点及解决方案

众所周知，TMS320C6203B DSP本身不带UART（RS232)口，在使用C6203B+FPGA的嵌入式系统中要实现UART通信有三种方案可选：
 1、用DSP的McBSP(多通道缓冲串口)仿真UART，可参见TI的技术文档SPRA633B，网上也许多文章对此进行了较详细的介绍。但此方案的缺点是大部分模拟仿真工作需软件完成，且UART通信速度较慢（最大几百K）对实时处理系统的速度影响较大。
2、扩充外部专用UART芯片，特别可以利用DSP的SPI口可方便地与SPI-UART专用芯片（如NXP的SC16IS762）相连。此方案的缺点是需更改系统设计，没有充分利用系统现有资源（FPGA）。
3、利用系统中的FPGA实现UART通信，此方案弥补了上述2个方案的缺点。虽然用FPGA实现UART是件很简单的事，但由于C6203B DSP的特殊性，实现起来技术上却存在不少难点：
（1）C6203B与FPGA只能用XBUS扩展总线相连，读写FPGA不能使用普通I/O指令，必须使用DMA方式，这样就加大了读写操作的复杂性，调试起来也较麻烦。
（2）FPGA实现UART的免费IP核有很多，比较常见的有LAttice的8250UART、Xilinx的简易UART，以及网上很容易下载到的97版UART（与Xilinx的类似）。但这些IP源代码都要检测 -RD、-WR信号的上升/下降沿，对应DSP的信号为：-XRE、-XWE。由于C6203B的主频达250M，其读写信号的负脉冲宽度只有10ns左右，而UART模块中检测读写信号边沿所用的同步时钟频率即使在115.4K高波特率时才1.83M(115.4Kx16),显然很难正确识别读写信号的边沿，因而导致收发模块无法正常工作。通过对Xilinx的UART模块做适当修改，收发数据就完全正确了。不过在做”PC机发送-DSP接收并回送-PC机接收“试验室时发现：如果PC机一次发送多个字节数据，或者连续发送多个字节数据， PC机接收有时要丢数据。后反复多次试验证明，不是UART模块的问题，而是PC机用的“串口调试助手”的问题，改用一种串口调式工具就可以了。
（3）UART模块约定DSP接收采用中断方式。DSP的外部中断EXT4~7尽管是上升沿起作用，但要求中断脉冲（正脉冲）宽度不能太宽（可能是DSP/BIOS的缘故），而原来的UART接收模块在收到数据后，先将中断信号（即”数据准备好“信号）从”0“->”1“，一直保持”1“，要等DSP读缓冲器数据后，由”-RD“信号将其清”0“。这样做DSP不会响应中断，必须将其改为UART接收模块自己清”0“ （延时1个同步脉冲宽度）才可以。