摘? 要: 介紹TMS320VC5402的多信道緩沖串口(McBSP)的基礎(chǔ)上，分析了其控制寄存器的配置和工作過(guò)程，并給出了在直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)(DMA)方式下利用McBSP進(jìn)行通信的方法及程序代碼。

　　關(guān)鍵詞: McBSP 子地址寄存器 DMA

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　　TMS320VC5402是TI公司C54x系列定點(diǎn)DSP芯片中的新產(chǎn)品。它集中了此系列早期產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，并提供了許多新的功能，開(kāi)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(shù)指令作為編程指令，同時(shí)支持匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言的單獨(dú)或混合編程。C5402采用改進(jìn)的Harvard處理結(jié)構(gòu)，指令流水線操作，計(jì)算和處理速度很高，系統(tǒng)單指令周期可達(dá)到10ns。在片內(nèi)提供16K的RAM用作程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，其最大可擴(kuò)展尋址空間為1M字節(jié)。C5402提供的McBSP串口和DMA數(shù)據(jù)傳送方式極大地方便了它在通信領(lǐng)域的應(yīng)用和開(kāi)發(fā)。C5402由于其高性能價(jià)格比而成為當(dāng)前語(yǔ)音和靜態(tài)圖象處理的主流產(chǎn)品。本文主要介紹C5402的McBSP原理、配置以及DMA方式下如何實(shí)現(xiàn)利用McBSP的通信。

1 C5402 McBSP串口的特點(diǎn)

　　C5402提供了兩個(gè)多信道緩沖串口:McBSP0和McBSP1。McBSP基于54x系列DSP標(biāo)準(zhǔn)串口，它提供了以下功能:

　　·全雙工同步或異步通信功能;

　　·實(shí)現(xiàn)連續(xù)的發(fā)送和接收數(shù)據(jù)流的功能;

　　·與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(shí)鐘輸入或內(nèi)部可編程時(shí)鐘兩種時(shí)鐘控制方式;

　　·獨(dú)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(shù)據(jù)傳輸，最多可擴(kuò)展至128個(gè)信道;

　　·傳輸數(shù)據(jù)寬度可選為8、12、16、20、24或32位;

　　·μ律和A律壓縮擴(kuò)展，用于數(shù)據(jù)壓縮;

　　·幀同步和數(shù)據(jù)時(shí)鐘優(yōu)先級(jí)可編程，實(shí)現(xiàn)不同信道數(shù)據(jù)流幀同步和傳輸優(yōu)先級(jí)控制。

2 McBSP的工作過(guò)程

　　C5402的McBSP的接口信號(hào)包括:接收數(shù)據(jù)DR、發(fā)送數(shù)據(jù)DX、發(fā)送時(shí)鐘CLKX、接收時(shí)鐘CLKR、接收幀同步FSR、發(fā)送幀同步FSX和外部輸入時(shí)鐘CLKS。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中內(nèi)部數(shù)據(jù)發(fā)送和接收控制器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收移位及緩存;時(shí)鐘和幀同步生成與控制模塊實(shí)現(xiàn)McBSP數(shù)據(jù)傳輸波特率設(shè)置以及同步傳輸時(shí)同步信號(hào)的產(chǎn)生和判斷;C5402提供了多信道傳輸模式，通過(guò)多信道選擇模塊進(jìn)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(yīng)。

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　　McBSP通過(guò)DX和DR實(shí)現(xiàn)DSP與外部設(shè)備的通信和數(shù)據(jù)交換。其中DX完成數(shù)據(jù)的發(fā)送，DR用來(lái)接收數(shù)據(jù)。同時(shí)通過(guò)CLKX、CLKR、FSR和FSX實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘和幀同步控制。DSP通過(guò)McBSP的16位控制寄存器接入內(nèi)部外設(shè)總線。

　　通過(guò)McBSP發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，CPU或DMA控制器將被發(fā)送數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)發(fā)送寄存器DXR[1，2]。若傳輸轉(zhuǎn)移寄存器XSR[1，2]中沒(méi)有數(shù)據(jù)，則DXR[1，2]中的值移向XSR[1，2]，再由XSR[1，2]將數(shù)據(jù)移到DX上發(fā)送;若XSR[1，2]不為空，則等待將XSR[1，2]中的數(shù)據(jù)全部移到DX腳發(fā)送之后才將DXR[1，2]中的值復(fù)制到XSR[1，2]，然后移位到DX。

　　McBSP的接收緩沖寄存器包括三個(gè):接收移位寄存器RSR[1，2]、接收緩沖寄存器RBR[1，2]和接收數(shù)據(jù)寄存器DRR[1，2]。到達(dá)DR接收腳的數(shù)據(jù)移存到RSR[1，2]，一旦接收到一個(gè)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(shù)據(jù)復(fù)制到RBR[1，2]，在CPU或DMA控制器沒(méi)有對(duì)DRR[1，2]進(jìn)行操作時(shí)可以將RBR[1，2]中的數(shù)據(jù)復(fù)制到DRR[1，2]，CPU或DMA控制器通過(guò)讀取DRR[1，2]中的數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)接入。

3 子地址控制寄存器及其配置

　　McBSP通過(guò)一系列存儲(chǔ)器映射控制寄存器來(lái)進(jìn)行配置和操作。它采用子地址尋址方案。McBSP通過(guò)復(fù)接器將一組子地址寄存器復(fù)接到存儲(chǔ)器映射的一個(gè)位置上。復(fù)接器由子塊地址寄存器SPSAx控制。子塊數(shù)據(jù)寄存器SPSDx用于指定子地址寄存器中數(shù)據(jù)的讀寫。其內(nèi)部連接方式如圖2所示。這種方法的好處是可以將多個(gè)寄存器映射到一個(gè)較小的存儲(chǔ)空間。

為訪問(wèn)某個(gè)指定的子地址寄存器，首先要將相應(yīng)的子地址寫入SPSAx，SPSAx驅(qū)動(dòng)復(fù)接器，使其與SPSDx相聯(lián)，接入相應(yīng)子地址寄存器所在的實(shí)際物理存儲(chǔ)位置。當(dāng)向SPSDx寫入數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)送入前面子塊地址寄存器中所指定的內(nèi)嵌數(shù)據(jù)寄存器;當(dāng)從SPSDx讀取數(shù)據(jù)時(shí)，也接入前面子塊地址寄存器中所指定的內(nèi)嵌數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)寫入SPSD_0，內(nèi)部復(fù)接器就自動(dòng)將配置數(shù)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(shí)現(xiàn)DMA方式的數(shù)據(jù)傳輸

　　C5402內(nèi)部提供了DMA控制器，可以方便地實(shí)現(xiàn)McBSP的DMA方式的數(shù)據(jù)傳輸(發(fā)送或接收)。C5402的DMA有6個(gè)可編程的DMA信道，可獨(dú)立實(shí)現(xiàn)讀寫等不同內(nèi)容的操作。其控制寄存器包括信道優(yōu)先級(jí)和使能控制寄存器(DMPREC)、子塊地址寄存器(DMSA)和子塊訪問(wèn)寄存器(DMSDN和DMSDI)，每個(gè)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(shù)寄存器(DMCTRx)、同步選擇和幀記數(shù)寄存器(DMSFCx)以及傳輸模式控制寄存器(DMMCRx)。利用DMA方式通過(guò)McBSP進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，首先要由McBSP產(chǎn)生一個(gè)事件報(bào)告DMA控制器，從而觸發(fā)DMA模式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，DMA將設(shè)定的數(shù)據(jù)傳輸完畢后，觸發(fā)DMA中斷，CPU響應(yīng)DMA中斷而進(jìn)入中斷服務(wù)程序。

　　McBSP所能產(chǎn)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(guò)DMSFCx寄存器來(lái)選擇。以一個(gè)DMA方式下的McBSP發(fā)送數(shù)據(jù)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???????　　　；中斷屏蔽寄存器IMR初始化

???? ???? stm RCR1_0，SPSA_0???????? 　　?。唤邮湛刂萍拇嫫鱎CR1_0初始化

???? ???? stm #K_RCR1_0_RESET，SPSD_0?

???? ???? stm RCR2_0，SPSA_0???????? 　　??；接收控制寄存器RCR2_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??????? 　　?。话l(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(shù)據(jù)傳輸通道

???? ???? stm DMSRC0，DMSA???????? 　??；設(shè)置數(shù)據(jù)源發(fā)送地址

???? ???? stm #K_SOURCE-ADDR，DMSDN

???? ???? stm DMDST0，DMSA???? 　　　　；設(shè)置數(shù)據(jù)目的地址

???? ???? stm #K_DST_ADDR，DMSDN

???? ???? stm DMCTR0，DMSA???????? 　　；設(shè)置發(fā)送數(shù)據(jù)塊的緩沖大小

???? ???? stm #K_BUFFER_SIZE，DMSDN

???? ???? stm DMSFC0，DMSA???????? 　?。辉O(shè)置同步事件和幀緩沖寄存器

???? ???? stm #K_SFC_VALUE，DMSDN

???? ???? stm DMMCR0，DMSA??????? 　　 ；設(shè)置傳輸模式寄存器

????????? stm #K_MCR_VALUE，DMSDN

????????? stm DMIDX0，DMSA???????? 　　；設(shè)置計(jì)數(shù)器累加值

????????? stm #K_IDX_VALUE，DMSDN

????????? stm #K_PREC_VALUE，DMPREC??　；設(shè)置信道優(yōu)先級(jí)和信道使能

　　DMA以后臺(tái)形式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，不需要CPU進(jìn)行控制，可通過(guò)控制寄存器的設(shè)置使得在數(shù)據(jù)傳輸完成或發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)產(chǎn)生DMA中斷，CPU響應(yīng)進(jìn)入中斷服務(wù)程序。

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參考文獻(xiàn)

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