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DMA結(jié)合McBSP在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應用設(shè)計
摘 要：本文介紹了TMS320VC5402 DSP的存儲器直接存儲控制DMA的特點，給出了一種適用的DMA結(jié)合多通道緩沖串行口McBSP組成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計方案，該設(shè)計具有設(shè)計靈活、硬件簡單、CPU執(zhí)行效率高的特點。關(guān)鍵詞：DSP；DMA；McBSP
1.引 言
通用數(shù)字信號處理器（DSP）以其強大的數(shù)據(jù)處理能力在高速數(shù)字信號處理方面得到廣泛的應用。美國TI公司是DSP領(lǐng)域影響最大的公司之一，TMS320VC5402（以下簡稱C5402）是該公司TMS320C54x系列DSP的代表產(chǎn)品，它以其極高的性價比而成為目前應用最為廣泛的DSP芯片之一。
在以C5402 DSP為核心組成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，用戶一般需要在采集完一段數(shù)據(jù)后對其進行處理。采用查詢方式采集數(shù)據(jù)會占用大量CPU的資源，采用中斷方式來采集數(shù)據(jù)雖可以提高CPU的利用率，但是在采集數(shù)據(jù)的每個時刻還是由CPU來完成，同時降低了程序的可讀性。本文設(shè)計的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)利用C5402的存儲器直接存儲控制DMA與多通道緩沖串行口McBSP結(jié)合來設(shè)計系統(tǒng)，使得CPU正常工作與DMA數(shù)據(jù)采集并行進行，提高了DSP的運行效率。
2. C5402 DMA的特點
C5402存儲器直接存儲控制DMA能在不占用CPU資源的情況下，實現(xiàn)DSP存儲器間數(shù)據(jù)的自由傳送。C5402有6個可獨立編程的DMA通道，每個DMA通道受各自的5個16位寄存器控制：源地址寄存器DMSRC、目的地址寄存器DMDST、單元計數(shù)寄存器DMCTR、同步事件和幀計數(shù)寄存器DMSFC、發(fā)送模式控制寄存器DMMCR。
1. 源地址寄存器DMSRC規(guī)定DMA要傳送源數(shù)據(jù)的首地址。這些地址可以指向DSP內(nèi)部存儲器、外部存儲器、片內(nèi)外設(shè)和一些特殊的外部裝置。
2. 目的地址寄存器DMDST規(guī)定DMA要傳送數(shù)據(jù)目的地址的首地址。這些目的地址可以是DSP內(nèi)部存儲器、外部存儲器、片內(nèi)外設(shè)和一些特殊的外部裝置。
3. 單元計數(shù)寄存器DMCTR規(guī)定DMA傳送數(shù)據(jù)的個數(shù)為DMCTR寄存器的值加1個。
4. 同步事件和幀計數(shù)寄存器DMSFC規(guī)定DMA傳送數(shù)據(jù)的同步事件類型和傳送一塊數(shù)據(jù)所含幀信號的個數(shù)：
DBLW位設(shè)置DMA工作在單字模式（=0b）或雙字模式（=1b）。工作在單字模式時每個數(shù)據(jù)單元設(shè)置為16位，雙字模式時每個數(shù)據(jù)單元設(shè)置為32位。
Frame Count位設(shè)置每塊數(shù)據(jù)所含幀信號的個數(shù)。
DSYN位設(shè)置選擇如下方式作為DMA同步事件：
0000b：無同步事件。
0001b：McBSP0接收事件（REVT0）。
0010b：McBSP0發(fā)送事件（XEVT0）。
0101b：McBSP1接收事件（REVT1）。
0110b：McBSP1發(fā)送事件（XEVT1）。
1101b：定時器0中斷事件。
1110b：外部中斷3（INT3）中斷事件。
1111b：定時器1中斷事件。
其它：保留。
5.傳輸模式控制寄存器DMMCR規(guī)定了DMA通道的傳輸模式：
AUTOINIT位是DMA自動初始化設(shè)置位，可設(shè)置成自動初始化使能（=1b）和自動初始化不使能（=0b）。當DMA工作在自動初始化模式時，CPU在一個DMA事件完成后自動裝載下一個DMA初始化設(shè)置并繼續(xù)進行數(shù)據(jù)傳送。
DINM位和IMOD位設(shè)置DMA中斷產(chǎn)生方式。DINM=0時DMA中斷被屏蔽，當DINM=1時中斷按IMOD位設(shè)置產(chǎn)生。
CTMOD位設(shè)置發(fā)送計數(shù)模式控制，DMA可工作在多幀模式（=0b）和自動緩沖ABU模式（=1b）。
SIND位和DIND位用來設(shè)置源地址和目的地址的自動調(diào)整方式，可選擇如下方式：不調(diào)整（=000b）、訪問后自動加1（=001b）、訪問后自動減1（=010b）、訪問后按照單元地址索引寄存器DMIDX0的設(shè)置進行調(diào)整（=011b）、訪問后按照單元地址索引寄存器DMIDX1的設(shè)置進行調(diào)整（=100b）、訪問后按照單元地址索引寄存器DMIDX0和幀地址索引寄存器DMFRI0的設(shè)置進行調(diào)整（=101b）、訪問后按照單元地址索引寄存器DMIDX1和幀地址索引寄存器DMFRI1的設(shè)置進行調(diào)整（=110b）、保留（=111b）。
DMS位和DMD位用來選擇源數(shù)據(jù)和目的數(shù)據(jù)所存的空間，可選擇成程序空間（=00b）、數(shù)據(jù)空間（=01b）、I/O空間（=10b）或保留（11b）。
此外，DMA的6個通道還受通道優(yōu)先級和使能控制寄存器DMPREC控制。在這個寄存器中相應的DPRC位置1選擇相應的通道為高優(yōu)先級，相應的DE位置1選通相應的通道為使能通道并開始工作。
3. 接口設(shè)計
在這個系統(tǒng)中，使用的A/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片是語音信號編碼解碼芯片TLC320AD50。它是TI公司生產(chǎn)的一個16位、音頻范圍、內(nèi)含抗混疊濾波器和重構(gòu)濾波器的串行模擬接口芯片。它完成語音信號的數(shù)字化采樣，并將轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)傳給DSP進行后續(xù)處理。
C5402提供兩個高速、全雙工、多通道緩沖串行口McBSP。它依靠三個信號實現(xiàn)發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)線D（R/X）、幀同步線FS（R/X）和移位時鐘線CLK（R/X）。DX和DR引腳完成與外部設(shè)備進行通信時數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，由CLKX、CLKR、FSX、FSR實現(xiàn)時鐘和幀同步的控制。發(fā)送數(shù)據(jù)時，CPU將要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫到發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器DXR，在FSX和CLKX作用下，由DX引腳輸出。接收數(shù)據(jù)時，來自DR引腳的數(shù)據(jù)在FSR和CLKR作用下，從數(shù)據(jù)寄存器DRR中讀出數(shù)據(jù)。CLKX、CLKR、FSX、FSR既可以由內(nèi)部采樣率發(fā)生器產(chǎn)生，也可以由外部設(shè)備驅(qū)動。
設(shè)置DMA1通道與McBSP1通道結(jié)合來讀取TLC320AD50轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。選擇McBSP1通道的接收寄存器DRR11（41h）為DMA傳送數(shù)據(jù)的首地址，并選擇源地址工作在訪問后不調(diào)整方式，選擇DMA通道同步事件McBSP1接收事件為DMA同步事件，來實現(xiàn)DMA和McBSP的結(jié)合。TLC320AD50轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)按McBSP1的設(shè)置被送到C5402內(nèi)部接收寄存器DRR11中，再由DMA將DRR11中的數(shù)讀到指定數(shù)據(jù)存儲區(qū)來完成數(shù)據(jù)采集。DMA在傳送外部來的數(shù)據(jù)時不會影響CPU的正常運行，當DMA采集完一組規(guī)定個數(shù)的數(shù)據(jù)后產(chǎn)生一個DMA中斷事件中
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