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點，并提供了許多新的功能，開發和使用更加方便。C5402具有靈活的指令系統和操作性能，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。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。C5402由于其高性能價格比而成為當前語音和靜態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;
·實現連續的發送和接收數據流的功能;
·與工業標準編解碼器、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先級可編程，實現不同信道數據流幀同步和傳輸優先級控制。
2 McBSP的工作過程
C5402的McBSP的接口信號包括:接收數據DR、發送數據DX、發送時鐘CLKX、接收時鐘CLKR、接收幀同步FSR、發送幀同步FSX和外部輸入時鐘CLKS。其內部結構如圖1所示。其中內部數據發送和接收控制器負責數據的發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發送數據時，CPU或DMA控制器將被發送數據寫入數據發送寄存器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DMA模式進行數據傳輸，DMA將設定的數據傳輸完畢后，觸發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??????? ；中斷屏蔽寄存器IMR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???????? ；接收控制寄存器RCR2_0初始化
???? ???? stm #K_RCR2_0_RESET，SPSD_0
???? ???? stm XCR1_0，SPSA_0??????? ；發送控制寄存器XCR1_0初始化
???? ???? stm #K_XCR1_0_RESET，SPSD_0
????????? stm XCR2_0，SPSA_0??????? ；發送控制寄存器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?? ；發送使能
????????? nop
????????? nop
； 利用DMA信道0作為數據傳輸通道
???? ???? stm DMSRC0，DMSA???????? ；設置數據源發送地址
???? ???? 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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