摘? 要: 介紹TMS320VC5402的多信道緩沖串口(McBSP)的基礎上,分析了其控制寄存器的配置和工作過程,并給出了在直接存儲器訪問(DMA)方式下利用McBSP進行通信的方法及程序代碼。
關鍵詞: McBSP 子地址寄存器 DMA
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TMS320VC5402是TI公司C54x系列定點DSP芯片中的新產品。它集中了此系列早期產品的優(yōu)點,并提供了許多新的功能,開發(fā)和使用更加方便。C5402具有靈活的指令系統(tǒng)和操作性能,它可選擇助記符指令或算術指令作為編程指令,同時支持匯編語言和C語言的單獨或混合編程。C5402采用改進的Harvard處理結構,指令流水線操作,計算和處理速度很高,系統(tǒng)單指令周期可達到10ns。在片內提供16K的RAM用作程序和數據存儲,其最大可擴展尋址空間為1M字節(jié)。C5402提供的McBSP串口和DMA數據傳送方式極大地方便了它在通信領域的應用和開發(fā)。C5402由于其高性能價格比而成為當前語音和靜態(tài)圖象處理的主流產品。本文主要介紹C5402的McBSP原理、配置以及DMA方式下如何實現利用McBSP的通信。
1 C5402 McBSP串口的特點
C5402提供了兩個多信道緩沖串口:McBSP0和McBSP1。McBSP基于54x系列DSP標準串口,它提供了以下功能:
·全雙工同步或異步通信功能;
·實現連續(xù)的發(fā)送和接收數據流的功能;
·與工業(yè)標準編解碼器、模擬接口芯片(AICs)以及其他串行連接A/D和D/A器件的直接接口;
·外部時鐘輸入或內部可編程時鐘兩種時鐘控制方式;
·獨立可編程的發(fā)送和接收幀同步。
此外,C5402的McBSP還具有以下功能:
·多信道數據傳輸,最多可擴展至128個信道;
·傳輸數據寬度可選為8、12、16、20、24或32位;
·μ律和A律壓縮擴展,用于數據壓縮;
·幀同步和數據時鐘優(yōu)先級可編程,實現不同信道數據流幀同步和傳輸優(yōu)先級控制。
2 McBSP的工作過程
C5402的McBSP的接口信號包括:接收數據DR、發(fā)送數據DX、發(fā)送時鐘CLKX、接收時鐘CLKR、接收幀同步FSR、發(fā)送幀同步FSX和外部輸入時鐘CLKS。其內部結構如圖1所示。其中內部數據發(fā)送和接收控制器負責數據的發(fā)送和接收移位及緩存;時鐘和幀同步生成與控制模塊實現McBSP數據傳輸波特率設置以及同步傳輸時同步信號的產生和判斷;C5402提供了多信道傳輸模式,通過多信道選擇模塊進行配置;CPU和DMA中斷模塊用于觸發(fā)CPU或DMA控制器的中斷響應。
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McBSP通過DX和DR實現DSP與外部設備的通信和數據交換。其中DX完成數據的發(fā)送,DR用來接收數據。同時通過CLKX、CLKR、FSR和FSX實現時鐘和幀同步控制。DSP通過McBSP的16位控制寄存器接入內部外設總線。
通過McBSP發(fā)送數據時,CPU或DMA控制器將被發(fā)送數據寫入數據發(fā)送寄存器DXR[1,2]。若傳輸轉移寄存器XSR[1,2]中沒有數據,則DXR[1,2]中的值移向XSR[1,2],再由XSR[1,2]將數據移到DX上發(fā)送;若XSR[1,2]不為空,則等待將XSR[1,2]中的數據全部移到DX腳發(fā)送之后才將DXR[1,2]中的值復制到XSR[1,2],然后移位到DX。
McBSP的接收緩沖寄存器包括三個:接收移位寄存器RSR[1,2]、接收緩沖寄存器RBR[1,2]和接收數據寄存器DRR[1,2]。到達DR接收腳的數據移存到RSR[1,2],一旦接收到一個字(可以是8、12、16、24或32位),檢查RBR[1,2]是否為空,若為空則將RSR[1,2]中的數據復制到RBR[1,2],在CPU或DMA控制器沒有對DRR[1,2]進行操作時可以將RBR[1,2]中的數據復制到DRR[1,2],CPU或DMA控制器通過讀取DRR[1,2]中的數據來實現串口數據接入。
3 子地址控制寄存器及其配置
McBSP通過一系列存儲器映射控制寄存器來進行配置和操作。它采用子地址尋址方案。McBSP通過復接器將一組子地址寄存器復接到存儲器映射的一個位置上。復接器由子塊地址寄存器SPSAx控制。子塊數據寄存器SPSDx用于指定子地址寄存器中數據的讀寫。其內部連接方式如圖2所示。這種方法的好處是可以將多個寄存器映射到一個較小的存儲空間。
為訪問某個指定的子地址寄存器,首先要將相應的子地址寫入SPSAx,SPSAx驅動復接器,使其與SPSDx相聯,接入相應子地址寄存器所在的實際物理存儲位置。當向SPSDx寫入數據時,數據送入前面子塊地址寄存器中所指定的內嵌數據寄存器;當從SPSDx讀取數據時,也接入前面子塊地址寄存器中所指定的內嵌數據寄存器。
以配置McBSP0的控制寄存器(SPCR1_0和SPCR2_0)為例,代碼如下:
SPSA_0? ? .set????? 38h???;定義子塊地址寄存器映射位置
SPSD_0? ? .set????? 39h?? ;定義子塊數據寄存器映射位置
SPCR1_0 .set??????00h?? ;定義SPCR1_0的映射子地址
SPCR2_0 .set??????01h???;定義SPCR2_0的映射子地址
STM?????? SPGR1_0 ,SPSA_0 ? ??;將SPCR1_0的地址寫入SPSA_0
??? STM?????? #K_SPGR1_0_CONFIG,SPSD_0 ;將配置值寫入SPSD_0
??? STM?????? SPGR2_0 ,SPSA_0????????????? ;將SPCR2_0的地址寫入SPSA_0
??? STM? #K_SPGR2_0_CONFIG ,SPSD_0??? ;將配置值寫入SPSD_0
在將SPCR1_0和SPCR2_0的子地址寫入SPSA_0之后再將數據寫入SPSD_0,內部復接器就自動將配置數K_SPGR1_0_CONFIG和K_SPGR2_0_CONFIG分別寫入子地址寄存器SPGR1_0和SPGR2_0,完成寄存器配置。
4? 實現DMA方式的數據傳輸
C5402內部提供了DMA控制器,可以方便地實現McBSP的DMA方式的數據傳輸(發(fā)送或接收)。C5402的DMA有6個可編程的DMA信道,可獨立實現讀寫等不同內容的操作。其控制寄存器包括信道優(yōu)先級和使能控制寄存器(DMPREC)、子塊地址寄存器(DMSA)和子塊訪問寄存器(DMSDN和DMSDI),每個信道的控制寄存器則采用子地址的形式,包括源地址寄存器(DMSRCx)、目的地址寄存器(DMDSTx)、記數寄存器(DMCTRx)、同步選擇和幀記數寄存器(DMSFCx)以及傳輸模式控制寄存器(DMMCRx)。利用DMA方式通過McBSP進行數據傳輸時,首先要由McBSP產生一個事件報告DMA控制器,從而觸發(fā)DMA模式進行數據傳輸,DMA將設定的數據傳輸完畢后,觸發(fā)DMA中斷,CPU響應DMA中斷而進入中斷服務程序。
McBSP所能產生的事件包括DMA接收同步事件(REVT)和DMA發(fā)送同步事件(XEVT)。通過DMSFCx寄存器來選擇。以一個DMA方式下的McBSP發(fā)送數據為例,其代碼如下:
;McBSP初始化
????????? stm? SPCR1_0,SPSA_0???????????? ;SPCR1_0初始化
???? ???? stm ?????? #K_SPCR1_0_RESET,SPSD_0??
????????? stm ?????? SPCR2_0,SPSA_0???????????? ;SPCR2_0初始化
???? ???? stm ?????? #K_SPCR2_0_RESET,SPSD_0??
???? ???? stm ?????? PCR_0,SPSA_0
???? ???? stm? #K_PCR_0_RESET,SPSD_0 ??;管腳控制寄存器PCR_0初始化
???? ???? rsbx INTM?????????????????????????;中斷使能
???? ???? stm #K_IMR_RESET,IMR??????? ?。恢袛嗥帘渭拇嫫鱅MR初始化
???? ???? stm RCR1_0,SPSA_0???????? ??;接收控制寄存器RCR1_0初始化
???? ???? stm #K_RCR1_0_RESET,SPSD_0?
???? ???? stm RCR2_0,SPSA_0???????? ?。唤邮湛刂萍拇嫫鱎CR2_0初始化
???? ???? stm #K_RCR2_0_RESET,SPSD_0
???? ???? stm XCR1_0,SPSA_0??????? ??;發(fā)送控制寄存器XCR1_0初始化
???? ???? stm #K_XCR1_0_RESET,SPSD_0
????????? stm XCR2_0,SPSA_0??????? ;發(fā)送控制寄存器XCR2_0初始化
????????? stm #K_XCR2_0_RESET,SPSD_0
????????? stm SRGR1_0,SPSA_0???????????? ;抽樣率生成器SRGR1_0初始化
????????? stm #K_SRGR1_0_RESET,SPSD_0
????????? stm SRGR2_0,SPSA_0???????????? ;抽樣率生成器SRGR2_0初始化
????????? stm #K_SRGR2_0_RESET,SPSD_0
????????? nop
????????? nop
??;McBSP0使能
????????? stm SPCR1_0,SPSA_0
????????? stm #K_SPCR1_0_ENABLE,SPSD_0?? ;接收使能
????????? stm SPCR2_0,SPSA_0
????????? stm #K_SPCR2_0_ENABLE,SPSD_0?? ;發(fā)送使能
????????? nop
????????? nop
?。?利用DMA信道0作為數據傳輸通道
???? ???? stm DMSRC0,DMSA???????? ?。辉O置數據源發(fā)送地址
???? ???? stm #K_SOURCE-ADDR,DMSDN
???? ???? stm DMDST0,DMSA???? ??;設置數據目的地址
???? ???? stm #K_DST_ADDR,DMSDN
???? ???? stm DMCTR0,DMSA???????? ;設置發(fā)送數據塊的緩沖大小
???? ???? stm #K_BUFFER_SIZE,DMSDN
???? ???? stm DMSFC0,DMSA???????? ??;設置同步事件和幀緩沖寄存器
???? ???? stm #K_SFC_VALUE,DMSDN
???? ???? stm DMMCR0,DMSA??????? ;設置傳輸模式寄存器
????????? stm #K_MCR_VALUE,DMSDN
????????? stm DMIDX0,DMSA???????? ??;設置計數器累加值
????????? stm #K_IDX_VALUE,DMSDN
????????? stm #K_PREC_VALUE,DMPREC????;設置信道優(yōu)先級和信道使能
DMA以后臺形式進行數據傳輸,不需要CPU進行控制,可通過控制寄存器的設置使得在數據傳輸完成或發(fā)生錯誤時產生DMA中斷,CPU響應進入中斷服務程序。
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參考文獻
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