基于TMS320VC8420多信道缓冲串口的DMA方式数据传输

    摘要：介绍TMS320VC8420的多信道缓冲串口（McBSP）的基础上，分析了其控制寄存器的配置和工作过程，并给出了直接存储器访问（DMA）方式下利用McBSP进行通信的方法及程序代码。

    关键词：McBSP 子地址寄存器 DMA

TMS320VC5402是TI公司C54x系列定点DSP芯片中的新产品它集中了此系列早期产品的优点，并提供了许多新的功能，开发和使用更加方便。C5402具有灵活的指令系统和操作性能，它可选择助记符指令或算术指令作为编程指令，同时支持汇编语言和C语言的单独或混合编程。C5402采用改进的Harvanl处理结构，指令流水线操作。计算和处理速度很高，系统单指令周期可达到10ns。在片内提供16k的RAM用作程序和数据存储，其最大可扩展寻址空间为1M字节。C5402提供的McBSP串口和DAM数据传送方式极大地方便它在通信领域的应用和开发。C5402由于其高性能价格而成为当前语言和静态图象处理和主流产品。本文主要介绍C5402和McBSP原理、配置以及DAM方式下如何实现利用McBSP的通信。

1 C5402 McBSP串口的特点

C5402提供了两个多信道缓冲串口：McBSP和McBSP1。McBSP基于54x系列DSP标准串口，它提供了以下功能：

全双工同步或异步通信功能；

实现连续的发送和接收数据流的功能；

与工业标准编解码器、模拟接口芯片（AICs）以及其他串行连A／D和D／A器件的直接接口；

外部时钟输入或内部可编程时钟两种进控制方式；

独立可编程的发送和接收帧同步。

多信道数据传输，最多可扩展于至高无上28个信道；

律和A律压缩扩展，用于数据压缩；

帧同步和数据时钟优先级可编程，实现不同信道的数据流帧同步和传输优先级控制。

2 McBSP的工作过程

C5402的McBSP的接口信号包括：接收数据DR、发送数据DX、发送时钟CLKX、接收时钟CLKR、接收帧同步 FSR、发送帧同步FSX和外部输入时钟CLKS。其内部结构如图1所示。其中内部数据的发送和接收移位及缓存；时钟和帧同步生在与控制模块实现McBSP数据传输波特率设置以及同步传输时同步信号的产生的判断；C5402提供了多信道传输模式，通过多信道选择模块过行配置；CPU和DMA中断模块用于触发CPU或DMA控制器的中断响应。

McBSP通过DX和DR实现DSP与外部设备的通信数据交换。其中DX完成数据的发送，DR用来接收数据。同时通过CLKX、CLKR、FSR和FSX实现时钟和帧同步控制。DSP通过McBSP的16位控制寄存器接入内部外设总线。

通过McBSP发送数据时，CPU或DAM控制器将被发送数据写入数据发送寄存器DXR[1,2]。若传输转移寄存器XSR[1,2]中有数据，是DXR[1,2]中的值移向XSR[1,2]，再由XSR[1,2]将数据移到DX上发送；若XSR[1,2]不为空，则等待将XSR[1,2]中的数据全部移到DX脚发送之后才将DXR[1,2]中的值复制到XSR[1,2]，然后移位到DX。

McBSP的接收缓冲寄存器包括三个：接收移位寄存器RSR[1,2]、接收缓冲寄存器[1,2]和接收数据寄存器DRR[1,2]。到达DR接收脚的数据移存到RSR[1,2]，一旦接收到一个字（可以是8、12、16、24或32位），检查RBR[1,2]，在CPU 或DMA控制器没有对DRR[1,2]进行操作时可以将RBR[1,2]中的数据复制到DRR[1,2]，CPU或DMA控制器通过读取DRR[1,2]中的数据来实现串口数据接入。

3 子地址控制寄存器及其配置

McBSP通过一系列存储器映射控制寄存器来进行配置和操作。它采用子地址寻址方案。McBSP通过复接器将一组子地址寄存器复接到存储器映射的一位置上。复接器由子块地址寄存器SPSAx控制。子块数据寄存器SPSDx用于指定子地址寄存器中数据的读写。其内部连方式如图2所示。这种方法的好处是可以将多个寄存器映射到一个较小的存储空间。

为访问某个指定的子地址寄存器，首先要将相应的子地址写入SPSAx，SPSAx驱动复接器，使其与SPSDx相联，接入相应子地址寄存器所在的实际物理存储位置。当向SPSDx写入数据时，数据送入前面子块地址寄存器中所指定的内嵌数据寄存器；娄从SPSDx读取数据时，也接入前面子块地址寄存器中所指定的内嵌数据寄存器。

以配置McBSPO的控制寄存器（SPCR1_0t SPCR2_0）为例，代码如下：

SPSA_0 .set 38h；定义子块地址寄存器映射位置

SPSD_0 .set 39h；定义子块数据寄存器映射位置

SPCR1_0 .set 00h；定义SPCR1_0的映射子地址

SPCR2_0 .set 01h；定义SPCR2_0的映射子地址

STMSPCRI1_0，SPSA_0；将SPCRI_0的地址写入SPSA_0

STM＃K_SPGR1_0CONFIG，SPSD_0

STMSPGR2_0，SPSA_0；将SPCR2_0的地址写入SPSA_0

STM ＃K_SPGR2_0_CONFIG，SPSD_0；

将配置值写入SPSD_0

在将SPCR1_0和SPCR2_0的子地址写入SPSA_0之后再将数据写入SPSD_0，内部复接器就自动将配置数K_SPGR1_0_CONFIG和K_SPGR2_0_CONFIG分别写入子地址寄存器SPGR1_0和SPGR2_0, 完成寄存器配置。

4 实现DMA方式的数据传输

C5402内部提供了DMA控制器，可以方便地实现McBSP的DMA方式的数据传输（发送或接收）。C5402的DMA的有6个可编程的DMA信道，可独立实现读写等不同内容的操作。其控制寄存器包括信道优先级和使能控制寄存器（DMPREC）、子块地址寄存器（DMSA）和子块地址访问寄存器（DMSDN和DMSDI），每个信道的控制寄存器则采用子地址和形式，包括源地址寄存器（DMCTRx）、目的地址寄存器（DMSDI）、记数寄存器（DMCTRx）、同步选择和帧同记寄存器（DMSFGx）以及传输模式控制寄存器（DMMCRx）。利用DMA方式通过McBSP进行数据传输时，首先要由McBSP产生一个事件报告DMA控制器，从而触发DMA模式进行数据传输，DMA将设定的数据传输完毕后，触发DMA中断，CPU响应DMA中断而进行中断服务程序。

McBSP所能产生的事件包括DMA接收同步事（REVT）和DMA发送同步事件（XEVT）。通过DMSFGx寄存器来选择。以一个DMA方式下的McBSP发送数据为例，其代码如下：

；McBSP初始化

stm SPCR1_0，SPSA_0；SPCR1_0初始化

stm #SPCR1 _0_RESET，SPSD_0

stm SPCR2_0，SPCRA_0；SPCR2_0初始化

stm #K_SPCR2_0_RESET，SPSD_0

stm PCR_0，SPSA_0

#K_PCR_0_RESET，SPSD_0；管脚控制寄存器

PCR_0初始化

Rsbx INTM;中断使能

stm #K_IMR_RESET，IMB；中断屏幕寄存器IMB初始化

stm RCR1_0，SPSA_0；接收控制寄存器RSR1_0初始化

stm #K_RSR1_0，RESET，SPSD_0

stm RGR2_0，SPSA _0；接收控制寄存器RCR2_0初始化

stm XCR1_0,SPSA_0;发送控制寄存器XCR1_0初始化

stm #K_XCR1_0_RESET，SPSD_0

stm XCR2_0，SPSA_0；发送控制寄存器XCR2_0初始化

stm #K_XCR2_0_RESET，SPSD_0

stm SRGR1_0，SPSA_0；抽样率生成器SRGR1_0初始化

stm #K_SRGR1_0_RESET，SPSD_0

stm SRGR2_0，SPSA_0；抽样率生成器SRGR2_0初始化

stm #K_SRGR2_0_RESET，SPSD_0

nop

nop

McBSPO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；发送使能

nop

nop

；利用DMA信道0作为数据传输通道

stm DMSRCO，DMSA；设置数据源发送发地址

stm #K SOURCE_ADDR,DMSDN

stm DMDSTO,DMSA;设置数据目的地址

stm ＃K_DST _ADDR,DMSDN

stm DMCTRO,DMSA;设置发送数据的缓冲大小

stm ＃K_BUFFER_SIXE,DMSDN

stm DMSFCO,DMSA;设置同步事件和帧缓冲寄存器stm ＃K_SFC_VALUE,DMSDN

stm DMMCRO,DMSA设置传输模式寄存器

stm #K_MCR_VALUE，DMSDN

stm DMIDXO，DMSA；设计数器 累加值

stm #K_IDX_VALUE,DMSDN

stm ＃K_PREC_VALUE,DMPREC;设置信道优先级和信道使能