TI C6678 DSP与PC Matlab 串口通信研究

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TI C6678 DSP与PC Matlab 串口通信研究

2019-07-13 10:17发布生成海报

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该文档用以记录并说明DSP开发板TMDSEVM6678LE与PC机通信的内容，要达到的目的在于使DSP开发板能与PC中的Matlab对象实时交换数据，从而实现DSP里控制算法对Matlab里的对象模型的仿真控制。

实现C6678 DSP 与Matlab间的串口通信

1 数据在PC与DSP内的存储形式

浮点数的存储 IEEE 754

浮点数的存储一般依据IEEE二进制浮点数算术标准（IEEE 754）进行存储，如图1所示，即最高位为符号位，中间为指数位，低位为尾数位。

以32位单精度浮点数为例，指数域为8个bit，即能表示的指数范围为 -127 ~ 128。尾数域有23个bit，同时由于隐藏位的存在，尾数域的精度为24个bit。
按照IEEE 754的格式，浮点数12.5的表示形式即为0100 0001 0100 1000 0000 0000 0000 0000
关于浮点数存储的详细讨论，可以参看：
浮点数在计算机中存储方式
Wiki

小端模式与大端模式

在几乎所有的机器上，多字节对象都被存储为连续的字节序列。关于字节序列的排列方式，有小端序和大端序两种模式。小端序就是低位字节排放在内存的低地址端，高位字节排放在内存的高地址端。大端序就是高位字节排放在内存的低地址端，低位字节排放在内存的高地址端。
在一般小端序的PC机内，上面讨论的浮点数12.5的存储方式即为：内存地址小端序存储内容 0x4001 0000 0000 0x4002 0000 0000 0x4003 0100 1000 0x4004 0100 0001 在Matlab内，令f = 12.5，用f = single(f)将f从double型转换为single型，然后用typecast(f, ’uint8’)可以得到内存中的存储的内容，即[0 0 72 65]，即从地址低位向高位读取转化为无符号整形。
DSP开发板可调整为小端模式或大端模式，当调为小端模式时，数据在内存中的存储形式如上表。
关于小端和大端的更多讨论可参见：
详解大端模式和小端模式
字节序

2 串口通信基本原理

串口一般用来在PC和其他设备之间传输ASCII码，按位（bit）发送和接收字节。
在通信时需要设置的参数包括：
波特率：为保证速度，DSP与PC间的波特率一般设为115200
校验：无数据位：8 停止位：1

3 DSP端的串口通信函数与调用

在PDK6678的Post工程里，TI提供了两个用于串口读写的函数，分别是post_write_uart()和post_read_uart()。
其中，post_write_uart()可以将任意长度的一个字符串写到串口端口中去，post_read_uart()可以把任意长度的字符串从串口端口读出。

int post_write_uart(char*  msg)
{
    uint32_t i;
    uint32_t msg_len = strlen(msg);
    /* Write the message to the UART */
    for (i = 0; i < msg_len; i++)
    {
        if (platform_uart_write(msg[i]) != Platform_EOK)
        {
            return -1;
        }
    }
    return 0;
}

int post_read_uart(char * msg, uint32_t delay)
{
    uint32_t i;
    uint32_t msg_len = strlen(msg);
    for(i=0;iif(platform_uart_read(&(msg[i]),delay) != Platform_EOK)
        {
            return -1;
        }
    }
    return 0;
}

因为在DSP内部主要通过单精度浮点数进行计算，而串口只能按字节传输字符串。因此在DSP中要在串口写浮点数时要先将浮点数转换成字符串格式，然后将四个字节的字符串调用函数进行传送；在串口读取浮点数时要一次读入四个字节的字符串，在转成浮点数的格式。浮点数转成字符串的过程为：

char write_char[sizeof(float)];
memcpy(write_char,&write_float,sizeof(float));

字符串转成浮点数的过程为：

float read_float;
memcpy(read_float,&read_char,sizeof(float));

因为DSP内的数据也是小端模式存储的，因此从PC端发来的四个字节可以直接转成float型。在调用读写串口的函数前，要先加入以下语句

   // 开发板初始化
   platform_init(&init_flags, &init_config);
   // 串口初始化
   platform_uart_init();
   // 设定波特率
   platform_uart_set_baudrate(115200);

4 Matlab端的串口通信函数与调用

关于串口通信，Matlab内置了如下函数：

s=serial('COM5');            % 创建串口对象s，串口端号COM5
set(s,'BaudRate',115200);    % 设定串口s的波特率
set(s,'Timeout',10);         % 设定串口s失效时间
fopen(s);                    % 打开串口s
fwrite(s, buffer, 'uint32'); % 将buffer里的数据以'uint32'的格式写入串口s
buffer=uint32(fread(s,12,'uint32'));  
% 以'uint32'的格式从串口s读出12个数据，并强制转化成'uint32'格式写入buffer
% 其中的12是指12个32位的数据，而不是12个字节

因为Matlab里的数值格式默认为64bit的双精度浮点型，因此在串口传送前要进行格式转换。以浮点数12.5为例，串口传送前的转换过程如下：转换形式 Matlab命令 Matlab结果内存内容 0x4001 0x4002 0x4003 0x4004 双精度到单精度 f = single(12.5); f = 12.5000 00000000 00000000 01001000 01000001 强制转化为uint32格式 f_uint32=typecast(f,’uint32’); f_uint32= 1095237632 00000000 00000000 01001000 01000001 同样的，对于从串口接收到的数据，也要用typecast(f_read, ’single’)进行格式转换。

5 主从通信模式

在通信过程中，DSP作主机，对串口发出读或写的指令，当Matlab收到相应的指令后，将准备好的数据写入串口中，或从串口中读出。 Matlab端的通信程序流程为： DSP端的通信流程为：这里写图片描述

参数说明：
Read指令：0xFF（1byte）
Write指令：0xF0（1byte）
count_read：DSP读校验。每个读周期加1，初始值为1.
count_write：DSP写校验。每个写周期加1，初始值为1. 根据以上流程图撰写Matlab端与DSP端的程序，并通过实验进行测试。
（上面的方法我自己做过几个测试，都没问题，测试内容有点繁琐，就不放上来了，有兴趣了解的再联系我。）

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