關(guān)鍵詞：DMA 鏈式DMA 浮點系列芯片 ADSP2116x
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直接內(nèi)存存?。ǎ模停粒┦怯嬎銠C系統(tǒng)提高運行效率的一項重要技術(shù)。它可以在ＣＰＵ運行指令的同時，使系統(tǒng)從外部存儲器或設備中存取數(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?其核心運算部件具有很高的運算速度，常以ＭＦＬＯＰＳ（每秒百萬次浮點運算）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核心運算單元的高速運算能力，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擔，提高運算速度。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備。不僅如此，對于很多應用系統(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，核心運算單元就可以專門進行信號處理，而將外界數(shù)據(jù)的獲取交給 ＤＭＡ來完成。
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２．１ ＡＤＳＰ２１１６ｘ中ＤＭＡ的數(shù)據(jù)傳輸類型
ＡＤＳＰ２１１６ｘ中的ＤＭＡ包含１４條獨立通道，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對片內(nèi)有關(guān)的Ｉ／Ｏ寄存器設置來完成的，與ＤＭＡ有關(guān)的Ｉ／Ｏ寄存器如表１所列。控制寄存器主要用來設置數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较?、?shù)據(jù)格式、是否鏈式等操作；參數(shù)寄存器用來設置數(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一般傳輸過程的設置
ＤＭＡ一般傳輸過程的設置步驟如下：
（１）設置對應通道的參數(shù)寄存器?
（２）設置對應通道的ＤＭＡ控制寄存器，并將其中的ＤＭＡ使能位設為有效?
（３）開始ＤＭＡ數(shù)據(jù)傳輸?
（４）ＤＭＡ傳輸結(jié)束后，產(chǎn)生對應的中斷，并通過程序?qū)χ袛噙M行處理。
２．４ ＡＤＳＰ２１１６ｘ中的鏈式ＤＭＡ
為了減少由ＤＭＡ引起的中斷，ＡＤＳＰ２１１６ｘ中的ＤＭＡ控制器提供了鏈式ＤＭＡ功能。所謂鏈式ＤＭＡ，是指在當前的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，程序能夠設置多個具有不同屬性的ＤＭＡ傳輸。在鏈式ＤＭＡ過程中，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，在當前的ＤＭＡ結(jié)束時，Ｉ／Ｏ處理器將對鏈式指針寄存器（ＣＰｘ）進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在鏈式ＤＭＡ中具有非常重要的作用，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。該位在被設置的情況下，Ｉ／Ｏ處理器將在鏈式ＤＭＡ結(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。鏈式ＤＭＡ傳輸過程的設置步驟如下：
（１）在片內(nèi)存儲器中設置好所有的ＴＣＢ?
（２）設置對應通道的控制寄存器，并將其中的ＤＭＡ使能位和鏈式使能位設為有效?
（３）將第一個ＴＣＢ的最大地址寫到ＣＰｘ中，并開始鏈式ＤＭＡ的傳輸?
（４）傳輸結(jié)束后，產(chǎn)生對應的中斷。
有兩點要特別注意：第一是鏈式ＤＭＡ只能發(fā)生在同一ＤＭＡ通道內(nèi)；二是ＳＰＩ口不支持鏈式ＤＭＡ。
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；? ／／清空對應通道的ＤＭＡ控制寄存器
／／設置片內(nèi)存儲器參烽寄存器
Ｒ０＝０ｘ５００００； ｄｍ（ＩＩＥＰ０）＝Ｒ０；? ／／設置片內(nèi)存儲器起始地址
Ｒ０＝１； ｄｍ（ＥＭＥＰ０）＝Ｒ０；? ／／設置片內(nèi)存儲器地址增加值
Ｒ０＝３２； ｄｍ（ＥＣＥＰ０）＝Ｒ０；? ／／ 設置片內(nèi)存儲器計數(shù)寄存器
／／設置片外參數(shù)寄存器
Ｒ０＝０ｘ２００００００（ ｄｍ?ＥＩＥＰ０）＝Ｒ０? ／／設置片外存儲器起始地址
Ｒ０＝１； ｄｍ（ＩＭＥＰ０）＝Ｒ０； ／／設置片外存儲器地址增加值
Ｒ０＝３２； ｄｍ（ＣＥＰ０）＝Ｒ０；? ／／設置片外存儲器計數(shù)寄存器
／／設置對應通道的ＤＭＡ控制寄存器
Ｕｓｔａｔ１＝０ｘ００００００００；
Ｂｉｔ ｓｅｔ ｕｓｔａｔ１ ＭＡＳＴＥＲ｜ＰＭＯＤＥ４｜ＴＲＡＮ｜ＤＥＮ；
Ｄｍ（ＤＭＡＣ１０）＝ｕｓｔａｔ１； ／／ 設置為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。而如果需要進行兩段或兩段以上的數(shù)據(jù)傳輸，則要在中斷后重新設置參數(shù)寄存器，在這種情況下，用鏈式ＤＭＡ更有利于提高核心處理單元的效率。假定要把片內(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; ／／清空對應通道的ＤＭＡ控制器
ｕｓｔａｔ０＝０ｘ００００００００;
ｂｉｔ ｓｅｔ ｕｓｔａｔ０ ＩＮＴ３２ ｜ＭＡＳＴＥＲ｜ＰＭＯＤＥ４｜ＣＨＥＮ｜ＤＥＮ｜ＴＲＡＮ;
ｄｍ(ＤＭＡＣ１０)＝ｕｓｔａｔ０; ／／設置為ｍａｓｔｅｒ和無打包模式，鏈式ＤＭＡ
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? ／／設置全局中斷使能
ｂｉｔ ｓｅｔ ｉｍａｓｋ ＥＰ０Ｉ? ／／設置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。下面是兩片ＡＤＳＰ２１１６ｘ之間通過ｌｉｎｋ０口進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)睦?。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?
／／設置ＤＭＡ ＴＣＢ
ｒ０ ＝ ０? ｄｍ?ＬＣＴＬ? ＝ ｒ０? ／／清空對應通道的
控制寄存器
ｕｓｔａｔ１＝ｄｍ?ＬＣＴＬ??
ｂｉｔ ｃｌｒ ｕｓｔａｔ１ Ｌ０ＴＲＡＮ ｜ ＬＡＢ０ ｜ Ｌ０ＣＬＫＤ０?
ｂｉｔ ｓｅｔ ｕｓｔａｔ１ Ｌ０ＥＮ ｜ Ｌ０ＣＬＫＤ１ ｜ Ｌ０ＤＥＮ ｜ Ｌ０ＣＨＥＮ ?ｄｍ?ＬＣＴＬ?＝ｕｓｔａｔ１? ／／設置ＤＭＡ控制器ＬＣＴＬ
／／設置ｌｉｎｋ０口為２ｘ時鐘，發(fā)
送數(shù)據(jù)模式，鏈式ＤＭＡ
ｒ１ ＝ ０ｘ０００４００００?
ｒ０ ＝ ｔｘｔｃｂ＿ｓｏｕｒｃｅ ＋ ７?
ｒ０ ＝ ｒ１ ｏｒ ｒ０? ／／設置ＣＰＬＢ０寄存器中的ＰＣＩ位
ｄｍ?ｔｘｔｃｂ＿ｓｏｕｒｃｅ ＋ ４? ＝ ｒ０? ／／設置ＴＣＢ中的ＣＰＬＢ０
ｄｍ?ＣＰＬＢ０? ＝ ｒ０? ／／加載ＴＣＢ中的ＣＰＬＢ０，并
開始鏈式ＤＭＡ
／／第二片
．ｖａｒ ｒｘｔｃｂ＿ｄｅｓｔ?８?＝０?０?０?０?０?５１２?１?０ｘ１２００００?
／／設置ＤＭＡ ＴＣＢ
ｒ０＝０? ｄｍ?ＬＣＴＬ?＝ｒ０? ／／清空對應通道的控制
寄存器
ｕｓｔａｔ１＝ｄｍ?ＬＣＴＬ??
ｂｉｔ ｃｌｒ ｕｓｔａｔ１ ＬＡＢ０ ｜ Ｌ０ＣＬＫＤ０?
ｂｉｔ ｓｅｔ ｕｓｔａｔ１ Ｌ０ＴＲＡＮ ｜ Ｌ０ＥＮ ｜ Ｌ０ＣＬＫＤ１ ｜ Ｌ０ＤＥＮ ｜ Ｌ０ＣＨＥＮ ?
ｄｍ?ＬＣＴＬ?＝ｕｓｔａｔ１? ／／設置ＤＭＡ控制器ＬＣＴＬ
／／設置ｌｉｎｋ０口為２ｘ時鐘，
接收數(shù)據(jù)模式，鏈式ＤＭＡ
ｒ１ ＝ ０ｘ０００４００００?
ｒ０ ＝ ｒｘｔｃｂ＿ｄｅｓｔ ＋ ７?
ｒ０ ＝ ｒ１ ｏｒ ｒ０? ／／設置ＣＰＬＢ０中的ＰＣＩ位
ｄｍ?ｒｘｔｃｂ＿ｄｅｓｔ ＋ ４? ＝ ｒ０? ／／設置ＴＣＢ中的ＣＰＬＢ０
ｄｍ?ＣＰＬＢ０? ＝ ｒ０? ／／加載ＴＣＢ中的ＣＰＬＢ０?
并開始鏈式ＤＭＡ
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，這些例子重點突出了鏈式ＤＭＡ的應用。由于ＡＤＳＰ２１１６ｘ中ＤＭＡ操作功能強大，形式多樣。因此，只有熟練掌握和應用各種ＤＭＡ，才能使數(shù)據(jù)進出芯片變得更加流暢，同時也才能使其核心處理單元的運算能力發(fā)揮到極致。
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