ADSP2116中DMA的应用

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ADSP2116中DMA的应用

作者：未知文章来源：Internet 点击数：更新时间：2006-11-21

摘要：直接内存存取(DMA)是DSP芯片中用于快速数据交换的重要技术,文中对AD公司的浮点系列芯片ADSP2116x中DMA的应用方法作了详细介绍，同时重点介绍了链式DMA的操作方法，给出了一些实际应用中的例子。

关键词：DMA 链式DMA 浮点系列芯片 ADSP2116x

１　ＤＭＡ概述

直接内存存取（ＤＭＡ）是计算机系统提高运行效率的一项重要技术。它可以在ＣＰＵ运行指令的同时，使系统从外部存储器或设备中存取数据也可以在核心处理器不参与的情况下由专用的ＤＭＡ设备存取数据。

对于ＤＳＰ芯片来讲，ＤＭＡ的作用尤为重要。众所周知，ＤＳＰ芯片主要面向实时信号处理其核心运算部件具有很高的运算速度，常以ＭＦＬＯＰＳ（每秒百万次浮点运算）来衡量。ＡＤＳＰ２１１６ｘ的速度为６００ＭＦＬＯＰＳ此速度是以存储在芯片内部存储器中的程序和数据为前提的。在ＤＳＰ内部，一般采用多总线的哈佛结构数据总线和程序总线相互独立，即指令的存取和数据的存取并行不悖，另外，在ＡＤ-ＳＰ２１１６ｘ内部还有各种接口总线，可用以提高数据的流通能力，而在芯片的外部，所有的总线都被合并在一起了。为了发挥ＤＳＰ核心运算单元的高速运算能力，必须先把外部数据传输到片内存储器中。使用ＤＭＡ操作可以减少核心处理器的负担，提高运算速度。另一方面，ＤＳＰ系统总要与各种外部信号打交道它从外部输入数字信号，经过各种算法处理后，还要输出给其它外部设备。不仅如此，对于很多应用系统数据的输入和输出常常是连续不断的。试想若用ＤＳＰ的核心部件完成数据的输入和输出，将无法发挥ＤＳＰ的高速运算能力。而ＡＤ公司的ＡＤＳＰ２１１６ｘ系列则集成了ＤＭＡ控制器，从而可用ＤＭＡ来完成数据的输入和输出。

高效的ＤＳＰ系统通常采用图１所示的结构。该结构的内部带有输入、输出缓冲区，而数据的获得则依靠ＤＭＡ控制器。这样，核心运算单元就可以专门进行信号处理，而将外界数据的获取交给ＤＭＡ来完成。

２　ＡＤＳＰ２１１６ｘ中的ＤＭＡ

２．１ＡＤＳＰ２１１６ｘ中ＤＭＡ的数据传输类型

ＡＤＳＰ２１１６ｘ中的ＤＭＡ包含１４条独立通道，可完成下列类型的数据传输操作：

●片内存储器与片外存储器或片外设备之间的传输操作；

●片内存储器与其它ＡＤＳＰ２１１６ｘ的片内存储器之间的传输操作；

●片内存储器与主处理器之间的传输操作；

●片内存储器与串行口之间的传输操作；

●片内存储器与Ｌｉｎｋ口之间的传输操作；

●片内存储器与ＳＰＩ口之间的传输操作；

●片外存储器与片外设备之间的传输操作。

２．２ＡＤＳＰ２１１６ｘ中与ＤＭＡ有关的寄存器

ＤＭＡ的编程实际上是通过内部核心处理单元或外部主机对片内有关的Ｉ／Ｏ寄存器设置来完成的，与ＤＭＡ有关的Ｉ／Ｏ寄存器如表１所列。控制寄存器主要用来设置数据传输的方向、数据格式、是否链式等操作；参数寄存器用来设置数据传输的地址、数目等信息；数据缓存器则主要用来缓存传输的数据，以提高数据的传输率。这些Ｉ／Ｏ寄存器都被映射到片内存储器的前２５６个地址上。

表1 ADSP2116x中的DMA缓存器

DMA通道号	控制寄存器	参数寄存器	数据缓存器	说明
0	SPCTL0	II0A,IM0A,CP0A,GP0A	RX0A,TX0A	串口0A
1	SPCTL0	II0B,IM0B,C0B,CP0B,GP0B	RX0B,TX0B	串口0B
2	SPCTL1	II1A,IM1A,C1A,CP1A,GP1A	RX1A,TX1A	串口1A
3	SPCTL1	II1B,IM1B,C1B,CP1B,GP1B	RX1B,TX1B	串口1B
4	SPCTL2	II2A,IM2A,C2A,CP2A,GP2A	RX2A,TX2A	串口2A
5	SPCTL2	II2B,IM2B,C2B,CP2B,GP2B	RX2B,TX2B	串口2B
6	SPCTL3	II3A,IM3A,C3A,CP3A,GP3A	RX3A,TX3A	串口3A
7	SPCTL3	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发送口
9	LCTLSPICTL	IILB1,IMLB1,CLB1,CPLB1,GPLB1 IISTX,IMSTX,CSTX,GPSTX	LUBF1 SPITX	Link1口SPI发送口
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

２．３ＡＤＳＰ２１１６ｘ中ＤＭＡ一般传输过程的设置

ＤＭＡ一般传输过程的设置步骤如下：

（１）设置对应通道的参数寄存器

（２）设置对应通道的ＤＭＡ控制寄存器，并将其中的ＤＭＡ使能位设为有效

（３）开始ＤＭＡ数据传输

（４）ＤＭＡ传输结束后，产生对应的中断，并通过程序对中断进行处理。

２．４ＡＤＳＰ２１１６ｘ中的链式ＤＭＡ

为了减少由ＤＭＡ引起的中断，ＡＤＳＰ２１１６ｘ中的ＤＭＡ控制器提供了链式ＤＭＡ功能。所谓链式ＤＭＡ，是指在当前的ＤＭＡ结束时，Ｉ／Ｏ处理器能够自动加载ＤＭＡ参数并开始下一个ＤＭＡ传输。利用这种特性，程序能够设置多个具有不同属性的ＤＭＡ传输。在链式ＤＭＡ过程中，通常先把每次ＤＭＡ传输的有关参数写成一个传输控制块（ＴＣＢ），并把它们存储在片内。传输过程中，在当前的ＤＭＡ结束时，Ｉ／Ｏ处理器将对链式指针寄存器（ＣＰｘ）进行控制以使其指向存储在片内的下一个ＴＣＢ。

表2 TCB中各相关参数寄存器的排列顺序

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在链式ＤＭＡ中具有非常重要的作用，它是一个１９位的寄存器，其中低１８位是偏移地址，在ＡＤＳＰ２１１６ｘ中，这组偏移地址加上０ｘ０００４００００后才是片内存储器中的实际地址，其中最高一位为中断控制位。该位在被设置的情况下，Ｉ／Ｏ处理器将在链式ＤＭＡ结束时产生一个中断，实际上ＣＰｘ指向的是ＴＣＢ的最大地址，在ＴＣＢ中，各有关ＤＭＡ参数寄存器的排列顺序如表２所列。表中的“ｘ”代表所用到的ＤＭＡ通道。链式ＤＭＡ传输过程的设置步骤如下：

（１）在片内存储器中设置好所有的ＴＣＢ

（２）设置对应通道的控制寄存器，并将其中的ＤＭＡ使能位和链式使能位设为有效

（３）将第一个ＴＣＢ的最大地址写到ＣＰｘ中，并开始链式ＤＭＡ的传输

（４）传输结束后，产生对应的中断。

有两点要特别注意：第一是链式ＤＭＡ只能发生在同一ＤＭＡ通道内；二是ＳＰＩ口不支持链式ＤＭＡ。

３　几种常用的ＤＭＡ操作

在基于ＡＤＳＰ２１１６ｘ的ＤＳＰ系统开发过程中，最常用的操作是片内存储器和片外存储器之间的ＤＭＡ、ｌｉｎｋ口之间的ＤＭＡ、串口之间的ＤＭＡ以及ＳＰＩ之间的ＤＭＡ等几种。限于篇幅，本文只介绍前面两种。

３．１片内存储器和片外存储器之间的ＤＭＡ

片内存储器与片外存储器之间的ＤＭＡ传输可用通道１０～１３这四个通道中的任意一个来进行。下面通过一个例子来说明这种传输。假定要把片内存储器地址０ｘ５００００～０ｘ５００１ｆ中的３２个数据利用ＤＭＡ通道１０传送到片外存储器０ｘ２００００００～０ｘ２００００１ｆ中，则可用下面的程序来实现：

Ｒ０＝０；ｄｍ（ＤＭＡＣ１０）＝Ｒ０； ／／清空对应通道的ＤＭＡ控制寄存器

／／设置片内存储器参烽寄存器

Ｒ０＝０ｘ５００００；ｄｍ（ＩＩＥＰ０）＝Ｒ０； ／／设置片内存储器起始地址

Ｒ０＝１；ｄｍ（ＥＭＥＰ０）＝Ｒ０； ／／设置片内存储器地址增加值

Ｒ０＝３２；ｄｍ（ＥＣＥＰ０）＝Ｒ０； ／／设置片内存储器计数寄存器

／／设置片外参数寄存器

Ｒ０＝０ｘ２００００００（ｄｍＥＩＥＰ０）＝Ｒ０ ／／设置片外存储器起始地址

Ｒ０＝１；ｄｍ（ＩＭＥＰ０）＝Ｒ０；／／设置片外存储器地址增加值

Ｒ０＝３２；ｄｍ（ＣＥＰ０）＝Ｒ０； ／／设置片外存储器计数寄存器

／／设置对应通道的ＤＭＡ控制寄存器

Ｕｓｔａｔ１＝０ｘ００００００００；

Ｂｉｔｓｅｔｕｓｔａｔ１ＭＡＳＴＥＲ｜ＰＭＯＤＥ４｜ＴＲＡＮ｜ＤＥＮ；

Ｄｍ（ＤＭＡＣ１０）＝ｕｓｔａｔ１；／／设置为ｍａｓｔｅｒ和无打包模式，并开始ＤＭＡ传输

上面的例子是一般的ＤＭＡ传输。而如果需要进行两段或两段以上的数据传输，则要在中断后重新设置参数寄存器，在这种情况下，用链式ＤＭＡ更有利于提高核心处理单元的效率。假定要把片内存储器地址０ｘ５００００～０ｘ５００１ｆ中的３２个数据和０ｘ５００４０～０ｘ５００７ｆ中的６４个数据利用ＤＭＡ通道１０分别传送到片外存储器０ｘ２００００００～０ｘ２００００１ｆ和０ｘ２００００４０～０ｘ２００００７ｆ中，可用下面的程序来实现：

ＶＡＲｔｃｂ１[８] ＝３２, ／／ＥＣＥＰ０

１, ／／ＥＭＥＰ０

０ｘ２００００００, ／／ＥＩＥＰ０

０, ／／ＧＰＥＰ０

ｔｃｂ２＋７－０ｘ４００００, ／／ＣＰＥＰ０,保证第一次ＤＭＡ结束后自动加载第二个ＴＣＢ

３２, ／／ＣＥＰ０

１, ／／ＩＭＥＰ０

０ｘ５００００; ／／ＩＩＥＰ０

ＶＡＲｔｃｂ２[８]＝６４,１,０ｘ２００００４０,

／／ＥＣＥＰ０, ＥＭＥＰ０, ＥＩＥＰ０,０ ／／ＧＰＥＰ０

０ｘ４００００, ／／ＣＰＥＰ０,保证第二个ＤＭＡ结束后产生ＤＭＡ中断

６４,１,０ｘ５００４０;／／ＣＥＰ０, ＩＭＥＰ０, ＩＩＥＰ０

ｒ０＝０,

ｄｍ(ＤＭＡＣ１０)＝ｒ０; ／／清空对应通道的ＤＭＡ控制器

ｕｓｔａｔ０＝０ｘ００００００００;

ｂｉｔｓｅｔｕｓｔａｔ０ＩＮＴ３２｜ＭＡＳＴＥＲ｜ＰＭＯＤＥ４｜ＣＨＥＮ｜ＤＥＮ｜ＴＲＡＮ;

ｄｍ(ＤＭＡＣ１０)＝ｕｓｔａｔ０; ／／设置为ｍａｓｔｅｒ和无打包模式，链式ＤＭＡ

ｒ０＝ｔｃｂ１＋７－０ｘ４００００;

ｄｍ(ＣＰＥＰ０) ＝ｒ０; ／／加载第一个ＴＣＢ的ＣＰＥＰ０

开始ＤＭＡ传输完第一段数据

后自动开始加载第二个ＴＣＢ，

直到两段数据后产生中断

ｂｉｔｓｅｔｍｏｄｅ１ＩＲＰＴＥＮ ／／设置全局中断使能

ｂｉｔｓｅｔｉｍａｓｋＥＰ０Ｉ ／／设置ＤＭＡ通道＃１０中断使能

３．２片内存储器与ｌｉｎｋ口之间的ＤＭＡ

ＡＤＳＰ２１１６ｘ具有很强的并行工作能力，它不需另加任何外部仲裁电路，便可以直接通过ｌｉｎｋ口联接在一起并行工作以实现片间数据的交换，在通常情况下可采用ＤＭＡ方式，以便充分发挥其优点。下面是两片ＡＤＳＰ２１１６ｘ之间通过ｌｉｎｋ０口进行数据传输的例子。假定要把第一片片内存储器０ｘ１０００００～０ｘ１００１ｆｆ中的５１２个数据传送到第二片的片内存储器０ｘ１２００００～０ｘ１２０１ｆｆ中。其程序如下：

／／第一片

．ｖａｒｔｘｔｃｂ＿ｓｏｕｒｃｅ８＝０００００５１２１０ｘ１０００００

／／设置ＤＭＡＴＣＢ

ｒ０＝０ ｄｍＬＣＴＬ　＝ｒ０ ／／清空对应通道的

控制寄存器

ｕｓｔａｔ１＝ｄｍＬＣＴＬ　

ｂｉｔｃｌｒｕｓｔａｔ１Ｌ０ＴＲＡＮ｜ＬＡＢ０｜Ｌ０ＣＬＫＤ０

ｂｉｔｓｅｔｕｓｔａｔ１Ｌ０ＥＮ｜Ｌ０ＣＬＫＤ１｜Ｌ０ＤＥＮ｜Ｌ０ＣＨＥＮ ｄｍＬＣＴＬ　＝ｕｓｔａｔ１ ／／设置ＤＭＡ控制器ＬＣＴＬ

／／设置ｌｉｎｋ０口为２ｘ时钟，发

送数据模式，链式ＤＭＡ

ｒ１＝０ｘ０００４００００

ｒ０＝ｔｘｔｃｂ＿ｓｏｕｒｃｅ＋７

ｒ０＝ｒ１ｏｒｒ０ ／／设置ＣＰＬＢ０寄存器中的ＰＣＩ位

ｄｍｔｘｔｃｂ＿ｓｏｕｒｃｅ＋４　＝ｒ０ ／／设置ＴＣＢ中的ＣＰＬＢ０

ｄｍＣＰＬＢ０　＝ｒ０ ／／加载ＴＣＢ中的ＣＰＬＢ０，并

开始链式ＤＭＡ

／／第二片

．ｖａｒｒｘｔｃｂ＿ｄｅｓｔ８＝０００００５１２１０ｘ１２００００

／／设置ＤＭＡＴＣＢ

ｒ０＝０ ｄｍＬＣＴＬ　＝ｒ０ ／／清空对应通道的控制

寄存器

ｕｓｔａｔ１＝ｄｍＬＣＴＬ　

ｂｉｔｃｌｒｕｓｔａｔ１ＬＡＢ０｜Ｌ０ＣＬＫＤ０

ｂｉｔｓｅｔｕｓｔａｔ１Ｌ０ＴＲＡＮ｜Ｌ０ＥＮ｜Ｌ０ＣＬＫＤ１｜Ｌ０ＤＥＮ｜Ｌ０ＣＨＥＮ 

ｄｍＬＣＴＬ　＝ｕｓｔａｔ１ ／／设置ＤＭＡ控制器ＬＣＴＬ

／／设置ｌｉｎｋ０口为２ｘ时钟，

接收数据模式，链式ＤＭＡ

ｒ１＝０ｘ０００４００００

ｒ０＝ｒｘｔｃｂ＿ｄｅｓｔ＋７

ｒ０＝ｒ１ｏｒｒ０ ／／设置ＣＰＬＢ０中的ＰＣＩ位

ｄｍｒｘｔｃｂ＿ｄｅｓｔ＋４　＝ｒ０ ／／设置ＴＣＢ中的ＣＰＬＢ０

ｄｍＣＰＬＢ０　＝ｒ０ ／／加载ＴＣＢ中的ＣＰＬＢ０

并开始链式ＤＭＡ

４结束语

本文简要介绍了ＡＤＳＰ２１１６ｘ中ＤＭＡ的基本原理，给出了几种ＤＭＡ操作时的编程实例，这些例子重点突出了链式ＤＭＡ的应用。由于ＡＤＳＰ２１１６ｘ中ＤＭＡ操作功能强大，形式多样。因此，只有熟练掌握和应用各种ＤＭＡ，才能使数据进出芯片变得更加流畅，同时也才能使其核心处理单元的运算能力发挥到极致。

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