ADSP2116中DMA的應(yīng)用

摘要：直接內(nèi)存存取(DMA)是DSP芯片中用于快速數(shù)據(jù)交換的重要技術(shù),文中對AD公司的浮點(diǎn)系列芯片ADSP2116x中DMA的應(yīng)用方法作了詳細(xì)介紹，同時重點(diǎn)介紹了鏈?zhǔn)紻MA的操作方法，給出了一些實際應(yīng)用中的例子。

    關(guān)鍵詞：DMA 鏈?zhǔn)紻MA 浮點(diǎn)系列芯片 ADSP2116x

１�。模停粮攀�

直接內(nèi)存存取（ＤＭＡ）是計算機(jī)系統(tǒng)提高運(yùn)行效率的一項重要技術(shù)。它可以在ＣＰＵ運(yùn)行指令的同時，使系統(tǒng)從外部存儲器或設(shè)備中存取數(shù)據(jù)?也可以在核心處理器不參與的情況下由專用的ＤＭＡ設(shè)備存取數(shù)據(jù)。

對于ＤＳＰ芯片來講，ＤＭＡ的作用尤為重要。眾所周知，ＤＳＰ芯片主要面向?qū)崟r信號處理?其核心運(yùn)算部件具有很高的運(yùn)算速度，常以ＭＦＬＯＰＳ（每秒百萬次浮點(diǎn)運(yùn)算）來衡量。ＡＤＳＰ２１１６ｘ的速度為６００ＭＦＬＯＰＳ?此速度是以存儲在芯片內(nèi)部存儲器中的程序和數(shù)據(jù)為前提的。在ＤＳＰ內(nèi)部，一般采用多總線的哈佛結(jié)構(gòu)?數(shù)據(jù)總線和程序總線相互獨(dú)立，即指令的存取和數(shù)據(jù)的存取并行不悖，另外，在ＡＤ-ＳＰ２１１６ｘ內(nèi)部還有各種接口總線，可用以提高數(shù)據(jù)的流通能力，而在芯片的外部，所有的總線都被合并在一起了。為了發(fā)揮ＤＳＰ核心運(yùn)算單元的高速運(yùn)算能力，必須先把外部數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡瑑?nèi)存儲器中。使用ＤＭＡ操作可以減少核心處理器的負(fù)擔(dān)，提高運(yùn)算速度。另一方面，ＤＳＰ系統(tǒng)總要與各種外部信號打交道?它從外部輸入數(shù)字信號，經(jīng)過各種算法處理后，還要輸出給其它外部設(shè)備。不僅如此，對于很多應(yīng)用系統(tǒng)?數(shù)據(jù)的輸入和輸出常常是連續(xù)不斷的。試想?若用ＤＳＰ的核心部件完成數(shù)據(jù)的輸入和輸出，將無法發(fā)揮ＤＳＰ的高速運(yùn)算能力。而ＡＤ公司的ＡＤＳＰ２１１６ｘ系列則集成了ＤＭＡ控制器，從而可用ＤＭＡ來完成數(shù)據(jù)的輸入和輸出。

高效的ＤＳＰ系統(tǒng)通常采用圖１所示的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)的內(nèi)部帶有輸入、輸出緩沖區(qū)，而數(shù)據(jù)的獲得則依靠ＤＭＡ控制器。這樣，核心運(yùn)算單元就可以專門進(jìn)行信號處理，而將外界數(shù)據(jù)的獲取交給 ＤＭＡ來完成。
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２　ＡＤＳＰ２１１６ｘ中的ＤＭＡ

２．１ ＡＤＳＰ２１１６ｘ中ＤＭＡ的數(shù)據(jù)傳輸類型

ＡＤＳＰ２１１６ｘ中的ＤＭＡ包含１４條獨(dú)立通道，可完成下列類型的數(shù)據(jù)傳輸操作：

●片內(nèi)存儲器與片外存儲器或片外設(shè)備之間的傳輸操作；

●片內(nèi)存儲器與其它ＡＤＳＰ２１１６ｘ的片內(nèi)存儲器之間的傳輸操作；

●片內(nèi)存儲器與主處理器之間的傳輸操作；

●片內(nèi)存儲器與串行口之間的傳輸操作；

●片內(nèi)存儲器與Ｌｉｎｋ口之間的傳輸操作；

●片內(nèi)存儲器與ＳＰＩ口之間的傳輸操作；

●片外存儲器與片外設(shè)備之間的傳輸操作。

２．２ ＡＤＳＰ２１１６ｘ中與ＤＭＡ有關(guān)的寄存器

ＤＭＡ的編程實際上是通過內(nèi)部核心處理單元或外部主機(jī)對片內(nèi)有關(guān)的Ｉ／Ｏ寄存器設(shè)置來完成的，與ＤＭＡ有關(guān)的Ｉ／Ｏ寄存器如表１所列�？刂萍拇嫫髦饕�用來設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较颉��?shù)據(jù)格式、是否鏈?zhǔn)降炔僮鳎粎��?shù)寄存器用來設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡刂�、�?shù)目等信息；數(shù)據(jù)緩存器則主要用來緩存?zhèn)鬏數(shù)臄?shù)據(jù)，以提高數(shù)據(jù)的傳輸率。這些Ｉ／Ｏ寄存器都被映射到片內(nèi)存儲器的前２５６個地址上。

表1 ADSP2116x中的DMA緩存器

DMA通道號 控制寄存器 參數(shù)寄存器 數(shù)據(jù)緩存器 說  明 0 SPCTL0 II0A,IM0A,CP0A,GP0A RX0A,TX0A 串口0A 1 II0B,IM0B,C0B,CP0B,GP0B RX0B,TX0B 串口0B 2 SPCTL1 II1A,IM1A,C1A,CP1A,GP1A RX1A,TX1A 串口1A 3 II1B,IM1B,C1B,CP1B,GP1B RX1B,TX1B 串口1B 4 SPCTL2 II2A,IM2A,C2A,CP2A,GP2A RX2A,TX2A 串口2A 5 II2B,IM2B,C2B,CP2B,GP2B RX2B,TX2B 串口2B 6 SPCTL3 II3A,IM3A,C3A,CP3A,GP3A RX3A,TX3A 串口3A 7 II3B,IM3B,C3B,CP3B,GP3B RX3B,TX3B 串口3B 8 LCTLSPICTL IILB1,IMLB1,CLB1,CPLB1,GPLB1 IISTX,IMSRX,CSRX,GPSRX LUBF0 SPIRX Link0口SPI發(fā)送口 9 IILB1,IMLB1,CLB1,CPLB1,GPLB1 IISTX,IMSTX,CSTX,GPSTX LUBF1 SPITX Link1口SPI發(fā)送口 10 DMAC10 IIEP0,IMEP0,CEP0,CPEP0,GPEP0,EIEP0,EMEP0,ECEP0 EPB0 外部接口0 11 DMAC11 IIEP1,IMEP1,CEP1,CPEP1,GPEP1,EIEP1,EMEP1,ECEP1 EPB1 外部接口1 12 DMAC12 IIEP2,IMEP2,CEP2,CPEP2,GPEP2,EIEP2,EMEP2,ECEP2 EPB2 外部接口2 13 DMAC13 GPEP3,EIEP3,CEP3,CPEP3,GPEP3,EIEP3,EMEP3,ECEP3 EPB3 外部接口3

２．３ ＡＤＳＰ２１１６ｘ中ＤＭＡ一般傳輸過程的設(shè)置

ＤＭＡ一般傳輸過程的設(shè)置步驟如下：

（１）設(shè)置對應(yīng)通道的參數(shù)寄存器?

（２）設(shè)置對應(yīng)通道的ＤＭＡ控制寄存器，并將其中的ＤＭＡ使能位設(shè)為有效?

（３）開始ＤＭＡ數(shù)據(jù)傳輸?

（４）ＤＭＡ傳輸結(jié)束后，產(chǎn)生對應(yīng)的中斷，并通過程序?qū)χ袛噙M(jìn)行處理。

２．４ ＡＤＳＰ２１１６ｘ中的鏈?zhǔn)剑模停?/p>

為了減少由ＤＭＡ引起的中斷，ＡＤＳＰ２１１６ｘ中的ＤＭＡ控制器提供了鏈?zhǔn)剑模停凉δ�。所謂鏈?zhǔn)剑模停粒�是指在�?dāng)前的ＤＭＡ結(jié)束時，Ｉ／Ｏ處理器能夠自動加載ＤＭＡ參數(shù)并開始下一個ＤＭＡ傳輸。利用這種特性，程序能夠設(shè)置多個具有不同屬性的ＤＭＡ傳輸。在鏈?zhǔn)剑模停吝^程中，通常先把每次ＤＭＡ傳輸?shù)挠嘘P(guān)參數(shù)寫成一個傳輸控制塊（ＴＣＢ），并把它們存儲在片內(nèi)。傳輸過程中，在當(dāng)前的ＤＭＡ結(jié)束時，Ｉ／Ｏ處理器將對鏈?zhǔn)街羔樇拇嫫鳎ǎ茫校�）進(jìn)行控制以使其指向存儲在片內(nèi)的下一個ＴＣＢ。

表2 TCB中各相關(guān)參數(shù)寄存器的排列順序

地   址 外部口 Link口和串口 CPx+0x00040000 IIEPx IIx CPx-1+0x00040000 IMEPx IMx CPx-2+0x00040000 CEPx Cx CPx-3+0x00040000 CPEPx CPx CPx-4+0x00040000 GPEPx GPx CPx-5+0x00040000 EIEPx 　 CPx-6+0x00040000 EMEPx 　 CPx-7+0x00040000 ECEPx 　 CPx-8+0x00040000 - 　

ＣＰｘ在鏈?zhǔn)剑模停林芯哂蟹浅Ｖ匾�的作用，它是一個１９位的寄存器，其中低１８位是偏移地址，在ＡＤＳＰ２１１６ｘ中，這組偏移地址加上０ｘ０００４００００后才是片內(nèi)存儲器中的實際地址，其中最高一位為中斷控制位。該位在被設(shè)置的情況下，Ｉ／Ｏ處理器將在鏈?zhǔn)剑模停两Y(jié)束時產(chǎn)生一個中斷，實際上ＣＰｘ指向的是ＴＣＢ的最大地址，在ＴＣＢ中，各有關(guān)ＤＭＡ參數(shù)寄存器的排列順序如表２所列。表中的“ｘ”代表所用到的ＤＭＡ通道。鏈?zhǔn)剑模停羵鬏斶^程的設(shè)置步驟如下：

（１）在片內(nèi)存儲器中設(shè)置好所有的ＴＣＢ?

（２）設(shè)置對應(yīng)通道的控制寄存器，并將其中的ＤＭＡ使能位和鏈?zhǔn)绞鼓芪辉O(shè)為有效?

（３）將第一個ＴＣＢ的最大地址寫到ＣＰｘ中，并開始鏈?zhǔn)剑模停恋膫鬏?

（４）傳輸結(jié)束后，產(chǎn)生對應(yīng)的中斷。

有兩點(diǎn)要特別注意：第一是鏈?zhǔn)剑模停林荒馨l(fā)生在同一ＤＭＡ通道內(nèi)；二是ＳＰＩ口不支持鏈?zhǔn)剑模停痢?br />
３　幾種常用的ＤＭＡ操作

在基于ＡＤＳＰ２１１６ｘ的ＤＳＰ系統(tǒng)開發(fā)過程中，最常用的操作是片內(nèi)存儲器和片外存儲器之間的ＤＭＡ、ｌｉｎｋ口之間的ＤＭＡ、串口之間的ＤＭＡ以及ＳＰＩ之間的ＤＭＡ等幾種。限于篇幅，本文只介紹前面兩種。

３．１ 片內(nèi)存儲器和片外存儲器之間的ＤＭＡ

片內(nèi)存儲器與片外存儲器之間的ＤＭＡ傳輸可用通道１０～１３這四個通道中的任意一個來進(jìn)行。下面通過一個例子來說明這種傳輸。假定要把片內(nèi)存儲器地址０ｘ５００００～０ｘ５００１ｆ中的３２個數(shù)據(jù)?利用ＤＭＡ通道１０傳送到片外存儲器０ｘ２００００００～０ｘ２００００１ｆ中，則可用下面的程序來實現(xiàn)：

Ｒ０＝０；ｄｍ（ＤＭＡＣ１０）＝Ｒ０；? ／／清空對應(yīng)通道的ＤＭＡ控制寄存器

／／設(shè)置片內(nèi)存儲器參烽寄存器

Ｒ０＝０ｘ５００００； ｄｍ（ＩＩＥＰ０）＝Ｒ０；? ／／設(shè)置片內(nèi)存儲器起始地址

Ｒ０＝１； ｄｍ（ＥＭＥＰ０）＝Ｒ０；? ／／設(shè)置片內(nèi)存儲器地址增加值

Ｒ０＝３２； ｄｍ（ＥＣＥＰ０）＝Ｒ０；? ／／ 設(shè)置片內(nèi)存儲器計數(shù)寄存器

／／設(shè)置片外參數(shù)寄存器

Ｒ０＝０ｘ２００００００（ ｄｍ?ＥＩＥＰ０）＝Ｒ０? ／／設(shè)置片外存儲器起始地址

Ｒ０＝１； ｄｍ（ＩＭＥＰ０）＝Ｒ０； ／／設(shè)置片外存儲器地址增加值

Ｒ０＝３２； ｄｍ（ＣＥＰ０）＝Ｒ０；? ／／設(shè)置片外存儲器計數(shù)寄存器

／／設(shè)置對應(yīng)通道的ＤＭＡ控制寄存器

Ｕｓｔａｔ１＝０ｘ００００００００；

Ｂｉｔ ｓｅｔ ｕｓｔａｔ１ ＭＡＳＴＥＲ｜ＰＭＯＤＥ４｜ＴＲＡＮ｜ＤＥＮ；

Ｄｍ（ＤＭＡＣ１０）＝ｕｓｔａｔ１； ／／ 設(shè)置為ｍａｓｔｅｒ和無打包模式，并開始ＤＭＡ傳輸

上面的例子是一般的ＤＭＡ傳輸。而如果需要進(jìn)行兩段或兩段以上的數(shù)據(jù)傳輸，則要在中斷后重新設(shè)置參數(shù)寄存器，在這種情況下，用鏈?zhǔn)剑模停粮�有利于提高核心處理單元的效率。假定要把片�?nèi)存儲器地址０ｘ５００００～０ｘ５００１ｆ中的３２個數(shù)據(jù)和０ｘ５００４０～０ｘ５００７ｆ中的６４個數(shù)據(jù)利用ＤＭＡ通道１０分別傳送到片外存儲器０ｘ２００００００～０ｘ２００００１ｆ和０ｘ２００００４０～０ｘ２００００７ｆ中，可用下面的程序來實現(xiàn)：

ＶＡＲ ｔｃｂ１[８] ＝ ３２,? ／／ＥＣＥＰ０

１, ／／ＥＭＥＰ０

０ｘ２００００００, ／／ ＥＩＥＰ０

０, ／／ ＧＰＥＰ０

ｔｃｂ２＋７－０ｘ４００００, ／／ ＣＰＥＰ０,保證第一次ＤＭＡ結(jié)束后自動加載第二個ＴＣＢ

３２, ／／ ＣＥＰ０

１, ／／ ＩＭＥＰ０

０ｘ５００００; ／／ ＩＩＥＰ０

ＶＡＲ ｔｃｂ２[８]＝６４,１,０ｘ２００００４０,

／／ ＥＣＥＰ０, ＥＭＥＰ０, ＥＩＥＰ０,０? ／／ＧＰＥＰ０

０ｘ４００００, ／／ＣＰＥＰ０,保證第二個ＤＭＡ結(jié)束后產(chǎn)生ＤＭＡ中斷

６４,１,０ｘ５００４０;／／ＣＥＰ０, ＩＭＥＰ０, ＩＩＥＰ０

ｒ０＝０,

ｄｍ(ＤＭＡＣ１０)＝ｒ０; ／／清空對應(yīng)通道的ＤＭＡ控制器

ｕｓｔａｔ０＝０ｘ００００００００;

ｂｉｔ ｓｅｔ ｕｓｔａｔ０ ＩＮＴ３２ ｜ＭＡＳＴＥＲ｜ＰＭＯＤＥ４｜ＣＨＥＮ｜ＤＥＮ｜ＴＲＡＮ;

ｄｍ(ＤＭＡＣ１０)＝ｕｓｔａｔ０; ／／設(shè)置為ｍａｓｔｅｒ和無打包模式，鏈?zhǔn)剑模停?/p>

ｒ０＝ｔｃｂ１＋７－０ｘ４００００;

ｄｍ(ＣＰＥＰ０) ＝ｒ０; ／／加載第一個ＴＣＢ的ＣＰＥＰ０?

開始ＤＭＡ傳輸完第一段數(shù)據(jù)

后自動開始加載第二個ＴＣＢ，

直到兩段數(shù)據(jù)后產(chǎn)生中斷

ｂｉｔ ｓｅｔ ｍｏｄｅ１ ＩＲＰＴＥＮ? ／／設(shè)置全局中斷使能

ｂｉｔ ｓｅｔ ｉｍａｓｋ ＥＰ０Ｉ? ／／設(shè)置ＤＭＡ通道＃１０中斷使能

３．２ 片內(nèi)存儲器與ｌｉｎｋ口之間的ＤＭＡ

ＡＤＳＰ２１１６ｘ具有很強(qiáng)的并行工作能力，它不需另加任何外部仲裁電路，便可以直接通過ｌｉｎｋ口聯(lián)接在一起并行工作以實現(xiàn)片間數(shù)據(jù)的交換，在通常情況下可采用ＤＭＡ方式，以便充分發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)。下面是兩片ＡＤＳＰ２１１６ｘ之間通過ｌｉｎｋ０口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)睦�子。假定要把第一片片�?nèi)存儲器０ｘ１０００００～０ｘ１００１ｆｆ中的５１２個數(shù)據(jù)傳送到第二片的片內(nèi)存儲器０ｘ１２００００～０ｘ１２０１ｆｆ中。其程序如下：

／／第一片

．ｖａｒ ｔｘｔｃｂ＿ｓｏｕｒｃｅ?８?＝０?０?０?０?０?５１２?１?０ｘ１０００００?

／／設(shè)置ＤＭＡ ＴＣＢ

ｒ０ ＝ ０? ｄｍ?ＬＣＴＬ? ＝ ｒ０? ／／清空對應(yīng)通道的

控制寄存器

ｕｓｔａｔ１＝ｄｍ?ＬＣＴＬ??

ｂｉｔ ｃｌｒ ｕｓｔａｔ１ Ｌ０ＴＲＡＮ ｜ ＬＡＢ０ ｜ Ｌ０ＣＬＫＤ０?

ｂｉｔ ｓｅｔ ｕｓｔａｔ１ Ｌ０ＥＮ ｜ Ｌ０ＣＬＫＤ１ ｜ Ｌ０ＤＥＮ ｜ Ｌ０ＣＨＥＮ ?ｄｍ?ＬＣＴＬ?＝ｕｓｔａｔ１? ／／設(shè)置ＤＭＡ控制器ＬＣＴＬ

／／設(shè)置ｌｉｎｋ０口為２ｘ時鐘，發(fā)

送數(shù)據(jù)模式，鏈?zhǔn)剑模停?/p>

ｒ１ ＝ ０ｘ０００４００００?

ｒ０ ＝ ｔｘｔｃｂ＿ｓｏｕｒｃｅ ＋ ７?

ｒ０ ＝ ｒ１ ｏｒ ｒ０? ／／設(shè)置ＣＰＬＢ０寄存器中的ＰＣＩ位

ｄｍ?ｔｘｔｃｂ＿ｓｏｕｒｃｅ ＋ ４? ＝ ｒ０? ／／設(shè)置ＴＣＢ中的ＣＰＬＢ０

ｄｍ?ＣＰＬＢ０? ＝ ｒ０? ／／加載ＴＣＢ中的ＣＰＬＢ０，并

開始鏈?zhǔn)剑模停?/p>

／／第二片

．ｖａｒ ｒｘｔｃｂ＿ｄｅｓｔ?８?＝０?０?０?０?０?５１２?１?０ｘ１２００００?

／／設(shè)置ＤＭＡ ＴＣＢ

ｒ０＝０? ｄｍ?ＬＣＴＬ?＝ｒ０? ／／清空對應(yīng)通道的控制

寄存器

ｕｓｔａｔ１＝ｄｍ?ＬＣＴＬ??

ｂｉｔ ｃｌｒ ｕｓｔａｔ１ ＬＡＢ０ ｜ Ｌ０ＣＬＫＤ０?

ｂｉｔ ｓｅｔ ｕｓｔａｔ１ Ｌ０ＴＲＡＮ ｜ Ｌ０ＥＮ ｜ Ｌ０ＣＬＫＤ１ ｜ Ｌ０ＤＥＮ ｜ Ｌ０ＣＨＥＮ ?

ｄｍ?ＬＣＴＬ?＝ｕｓｔａｔ１? ／／設(shè)置ＤＭＡ控制器ＬＣＴＬ

／／設(shè)置ｌｉｎｋ０口為２ｘ時鐘，

接收數(shù)據(jù)模式，鏈?zhǔn)剑模停?/p>

ｒ１ ＝ ０ｘ０００４００００?

ｒ０ ＝ ｒｘｔｃｂ＿ｄｅｓｔ ＋ ７?

ｒ０ ＝ ｒ１ ｏｒ ｒ０? ／／設(shè)置ＣＰＬＢ０中的ＰＣＩ位

ｄｍ?ｒｘｔｃｂ＿ｄｅｓｔ ＋ ４? ＝ ｒ０? ／／設(shè)置ＴＣＢ中的ＣＰＬＢ０

ｄｍ?ＣＰＬＢ０? ＝ ｒ０? ／／加載ＴＣＢ中的ＣＰＬＢ０?

并開始鏈?zhǔn)剑模停?/p>

４ 結(jié)束語

本文簡要介紹了ＡＤＳＰ２１１６ｘ中ＤＭＡ的基本原理，給出了幾種ＤＭＡ操作時的編程實例，這些例子重點(diǎn)突出了鏈?zhǔn)剑模停恋膽?yīng)用。由于ＡＤＳＰ２１１６ｘ中ＤＭＡ操作功能強(qiáng)大，形式多樣。因此，只有熟練掌握和應(yīng)用各種ＤＭＡ，才能使數(shù)據(jù)進(jìn)出芯片變得更加流暢，同時也才能使其核心處理單元的運(yùn)算能力發(fā)揮到極致。

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