TMS320VC5402与模拟芯片TLC320AD50C接口设计

目前发展起来的高速数字信号处理器DSP在语音处理系统中得到了广泛应用。TMS320VC5402是TI公司生产的一种性能价格比较高的16位定点DSP。它的指令周期为10ns，具有运算速度快、通用性强、接口连接方便等特点，尤其适合在语音编码和通信中应用。
TLC320AD50C是TI公司生产的Σ－Δ型A/D、D/A音频接口芯片，为V3.4调制解调器以及音频应用提供了通用的模拟接口，可以直接与TMS320VC5402相连。本文详细介绍TLC320AD50C与TMS320VC5402的硬件接口连接和软件设计。

1 TMS320VC5402的McBSP

TMS320VC5402有两个McBSP多通道缓存串行口。McBSP提供了全双工的通信机制，以及双缓存的发送寄存器和三缓存的接收寄存器，允许连续的数据流传输，数据长度可以为8、12、16、20、24、32；同时还提供了A－律和μ－律压扩，多达128个通道的发送和接收。McBSP通过7个引脚使得一个数据通路和一个控制通路与外部设备相连。数据经McBSP与外设的通信通过DR和DX引脚传输，控制信号则由CLKX、CLKR、FSX、FSR等四条引脚来实现。CPU和DMA控制器可以读取DRR1，2的数据实现接收，并且可以对DXR1，2写入数据实现发送。接收和发送帧同步脉冲既可以由内部采样速率产生器产生，也可以由外部脉冲源驱动。当FSR和FSX都为输入时FSXM＝FSRM＝0，外部脉冲源驱动，McBSP分别在CLKR和CLKX的下降沿检测，且DR的数据也在CLKR的下降沿进行采样。而当FSR和FSX都为输出时，则在CLKX和CLKR的上升沿进行检测。
16-bit的串行口控制寄存器SPCR1，2和引脚控制寄存器PCR用来配置串行口；接收控制寄存器RCR1,2和发送控制寄存器XCR1,2分别设置接收和发送的不同参数，如帧长度、每帧的数据长度等。

图1是当FSR和FSX为输出时McBsp的发送和接收时序图。另外，McBSP还可以通过R/XDATDLY 设置接收和发送数据延迟，通过R/XPHASE设置接收和发送的多阶段。

2 音频模拟接口芯片TLC320AD20C

TLC320AD50C是TI生产的Σ－Δ型单片音频接口芯片。它集成了16位A/D和D/A转换器，采样速率最高可达22.05kb/s，其采样速率可通过DSP编程来设置。在TLC320AD50C内部DAC之前有插值滤波器，而在ADC之后有抽样滤波器，接收和发送可以同时进行。TLC320AD50C与TMS320VC5402之间采用串行通信方式，有两种数据传输模式：16位传输模式和15+1位传输模式。若采用15+1位传输模式，其中的D0位用来表示二次通信。TLC320AD50C的数据传输时序如图2所示。

该器件采用两组模拟输入和两组模拟输出，有足够的共模抑制能力，可以工作在差分或单端方式。当模拟输出时，输出端通常接600Ω的负载。
TLC320AD50C的工作由7个控制寄存器控制。其中，控制寄存器1：软件复位以及DAC的16位或15+1位模式选择。
控制寄存器2：ADC的16位或15+1位模式选择。
控制寄存器4：选择输入和输出放大器的增益；通过选择Ｎ确定采样速率fs；选择PLL，如果选择PLLD7＝0，则fs＝MCLK/128N，否则D7＝1，fs＝MCLK/512N。其中，N＝1-8。
该器件工作方式的设定和采样频率均可以由DSP编程来实现，所以TLC320AD50C使用灵活、设置容易、与TMS320VC5402的连接易于实现。

3 TMS320VC5402与TLC320AD50C硬件连接及软件实现[page]

3.1 硬件连接
根据图1和图2的时序，则容易实现TLC320AD50C与TMS320VC5402的硬件连接，如图3所示。

TLC320AD50C的MCLK外接8.192MHz的晶振，TMS320VC5402的FSX和FSR由TLC320AD50C设置。如果选择D7＝0，N＝8，则采样速率为8kHz。

3.2 通信协议
TLC320AD50C的通信有两种格式：一次通信格式和二次通信格式。
一次通信格式的16位都用来传输数据。DAC的数据长度由寄存器1的D0位决定。启动和复位时，缺省值为15+1位模式，最后一位要求二次通信。如果工作在16位传输模式，则必须由FC产生二次通信请求。
二次通信格式则用来初始化和修改TLC320AD50C内部寄存器的值。在二次通信中可通过向DIN写数据来初始化。
格式如下：

系统复位后，必须通过DSP的DX口向TLC320AD50C的DIN写数据，如果采用一片TLC320AD50C，只需初始化其寄存器1、寄存器2和寄存器4。
由于通信数据长度为16位，初始化时应通过RCR1和XCR1设置McBSP的传输数据长度为16。考虑到TLC320AD50C复位后至少经过6个MCLK才可以脱离复位，故可以在此时间内初始化DSP的串行口。

3.3 软件实现
SERIAL_INIT
LD #AIC_DPDP 为AIC的复位初始化DP
ST #K_RESET AIC_IN_RESET
PORTW #AIC_IN#RESET K_AIC_ADDR 复位AIC
Need at least 6 cycles to pull the aic out of reset
STM #K_SERIAL_RETR SPCR1
STM #K_SERIAL_RETX SPCR2
初始化串行口控制寄存器1，2复 位串行口
STM #K_SERIAL_OUTRETR SPCR1
STM #K_SERIAL_OUTRETX SPCR2
使串行口脱离复位
RSBX INTM INTM＝0，打开所有的中断
LD #0 DP
ORM #K_BRINT0｜K_BXINT0IMR
打开BRINT0和BXINT0
LD #AIC_DPDP
STM # K_BRINT0 IFR 清除标志
ST #K_ORESET AIC_OUT_RESET
PORTW #AIC_OUT_RESET K_AIC_ADDR
AIC脱离复位
STM RCR1#K_RFW
初始化接收控制寄存器1，设
置接收数据长度为16位
STM XCR1#K_XFW
初始化发送控制寄存器1，设
置发送数据长度为16位
STM PCR#K_SERIAL
设置为串行口工作方式，而不
是通用I/O方式
STM #K_DATA DXR1
向DIN写数据，引起二次通信，
等待串行口中断
IDLE
在BXINT0的中断服务程序里，向DXR1写入寄存器的值。