摘  要: 介绍TMS320VC5402的多信道缓冲串口(McBSP)的基础上，分析了其控制寄存器的配置和工作过程，并给出了在直接存储器访问(DMA)方式下利用McBSP进行通信的方法及程序代码。

　　关键词: McBSP 子地址寄存器 DMA

　　TMS320VC5402是TI公司C54x系列定点DSP芯片中的新产品。它集中了此系列早期产品的优点，并提供了许多新的功能，开发和使用更加方便。C5402具有灵活的指令系统和操作性能，它可选择助记符指令或算术指令作为编程指令，同时支持汇编语言和C语言的单独或混合编程。C5402采用改进的Harvard处理结构，指令流水线操作，计算和处理速度很高，系统单指令周期可达到10ns。在片内提供16K的RAM用作程序和数据存储，其最大可扩展寻址空间为1M字节。C5402提供的McBSP串口和DMA数据传送方式极大地方便了它在通信领域的应用和开发。C5402由于其高性能价格比而成为当前语音和静态图象处理的主流产品。本文主要介绍C5402的McBSP原理、配置以及DMA方式下如何实现利用McBSP的通信。

1 C5402 McBSP串口的特点

　　C5402提供了两个多信道缓冲串口:McBSP0和McBSP1。McBSP基于54x系列DSP标准串口，它提供了以下功能:

　　·全双工同步或异步通信功能;

　　·实现连续的发送和接收数据流的功能;

　　·与工业标准编解码器、模拟接口芯片(AICs)以及其他串行连接A/D和D/A器件的直接接口;

　　·外部时钟输入或内部可编程时钟两种时钟控制方式;

　　·独立可编程的发送和接收帧同步。

　　此外，C5402的McBSP还具有以下功能:

　　·多信道数据传输，最多可扩展至128个信道;

　　·传输数据宽度可选为8、12、16、20、24或32位;

　　·μ律和A律压缩扩展，用于数据压缩;

　　·帧同步和数据时钟优先级可编程，实现不同信道数据流帧同步和传输优先级控制。

2 McBSP的工作过程

　　C5402的McBSP的接口信号包括:接收数据DR、发送数据DX、发送时钟CLKX、接收时钟CLKR、接收帧同步FSR、发送帧同步FSX和外部输入时钟CLKS。其内部结构如图1所示。其中内部数据发送和接收控制器负责数据的发送和接收移位及缓存;时钟和帧同步生成与控制模块实现McBSP数据传输波特率设置以及同步传输时同步信号的产生和判断;C5402提供了多信道传输模式，通过多信道选择模块进行配置;CPU和DMA中断模块用于触发CPU或DMA控制器的中断响应。

　　McBSP通过DX和DR实现DSP与外部设备的通信和数据交换。其中DX完成数据的发送，DR用来接收数据。同时通过CLKX、CLKR、FSR和FSX实现时钟和帧同步控制。DSP通过McBSP的16位控制寄存器接入内部外设总线。

　　通过McBSP发送数据时，CPU或DMA控制器将被发送数据写入数据发送寄存器DXR[1，2]。若传输转移寄存器XSR[1，2]中没有数据，则DXR[1，2]中的值移向XSR[1，2]，再由XSR[1，2]将数据移到DX上发送;若XSR[1，2]不为空，则等待将XSR[1，2]中的数据全部移到DX脚发送之后才将DXR[1，2]中的值复制到XSR[1，2]，然后移位到DX。

　　McBSP的接收缓冲寄存器包括三个:接收移位寄存器RSR[1，2]、接收缓冲寄存器RBR[1，2]和接收数据寄存器DRR[1，2]。到达DR接收脚的数据移存到RSR[1，2]，一旦接收到一个字(可以是8、12、16、24或32位)，检查RBR[1，2]是否为空，若为空则将RSR[1，2]中的数据复制到RBR[1，2]，在CPU或DMA控制器没有对DRR[1，2]进行操作时可以将RBR[1，2]中的数据复制到DRR[1，2]，CPU或DMA控制器通过读取DRR[1，2]中的数据来实现串口数据接入。

3 子地址控制寄存器及其配置

　　McBSP通过一系列存储器映射控制寄存器来进行配置和操作。它采用子地址寻址方案。McBSP通过复接器将一组子地址寄存器复接到存储器映射的一个位置上。复接器由子块地址寄存器SPSAx控制。子块数据寄存器SPSDx用于指定子地址寄存器中数据的读写。其内部连接方式如图2所示。这种方法的好处是可以将多个寄存器映射到一个较小的存储空间。

为访问某个指定的子地址寄存器，首先要将相应的子地址写入SPSAx，SPSAx驱动复接器，使其与SPSDx相联，接入相应子地址寄存器所在的实际物理存储位置。当向SPSDx写入数据时，数据送入前面子块地址寄存器中所指定的内嵌数据寄存器;当从SPSDx读取数据时，也接入前面子块地址寄存器中所指定的内嵌数据寄存器。

　　以配置McBSP0的控制寄存器(SPCR1_0和SPCR2_0)为例，代码如下:

　　SPSA_0    .set      38h   ；定义子块地址寄存器映射位置

　　SPSD_0    .set      39h   ；定义子块数据寄存器映射位置

　　SPCR1_0 　.set      00h   ；定义SPCR1_0的映射子地址

　　SPCR2_0 　.set      01h   ；定义SPCR2_0的映射子地址

　　STM       SPGR1_0 ，SPSA_0  　　　　　  ；将SPCR1_0的地址写入SPSA_0

    STM       #K_SPGR1_0_CONFIG，SPSD_0　　 ；将配置值写入SPSD_0

    STM       SPGR2_0 ，SPSA_0              ；将SPCR2_0的地址写入SPSA_0

    STM  　　 #K_SPGR2_0_CONFIG ，SPSD_0    ；将配置值写入SPSD_0

　　在将SPCR1_0和SPCR2_0的子地址写入SPSA_0之后再将数据写入SPSD_0，内部复接器就自动将配置数K_SPGR1_0_CONFIG和K_SPGR2_0_CONFIG分别写入子地址寄存器SPGR1_0和SPGR2_0，完成寄存器配置。

4  实现DMA方式的数据传输

　　C5402内部提供了DMA控制器，可以方便地实现McBSP的DMA方式的数据传输(发送或接收)。C5402的DMA有6个可编程的DMA信道，可独立实现读写等不同内容的操作。其控制寄存器包括信道优先级和使能控制寄存器(DMPREC)、子块地址寄存器(DMSA)和子块访问寄存器(DMSDN和DMSDI)，每个信道的控制寄存器则采用子地址的形式，包括源地址寄存器(DMSRCx)、目的地址寄存器(DMDSTx)、记数寄存器(DMCTRx)、同步选择和帧记数寄存器(DMSFCx)以及传输模式控制寄存器(DMMCRx)。利用DMA方式通过McBSP进行数据传输时，首先要由McBSP产生一个事件报告DMA控制器，从而触发DMA模式进行数据传输，DMA将设定的数据传输完毕后，触发DMA中断，CPU响应DMA中断而进入中断服务程序。

　　McBSP所能产生的事件包括DMA接收同步事件(REVT)和DMA发送同步事件(XEVT)。通过DMSFCx寄存器来选择。以一个DMA方式下的McBSP发送数据为例，其代码如下:

　　；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　　　；管脚控制寄存器PCR_0初始化

          rsbx INTM                         ；中断使能

          stm #K_IMR_RESET，IMR       　　　；中断屏蔽寄存器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        　　　；发送控制寄存器XCR1_0初始化

          stm #K_XCR1_0_RESET，SPSD_0

          stm XCR2_0，SPSA_0        　　　；发送控制寄存器XCR2_0初始化

          stm #K_XCR2_0_RESET，SPSD_0

          stm SRGR1_0，SPSA_0             ；抽样率生成器SRGR1_0初始化

          stm #K_SRGR1_0_RESET，SPSD_0

          stm SRGR2_0，SPSA_0             ；抽样率生成器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   ；发送使能

          nop

          nop

　　； 利用DMA信道0作为数据传输通道

          stm DMSRC0，DMSA         　　；设置数据源发送地址

          stm #K_SOURCE-ADDR，DMSDN

          stm DMDST0，DMSA     　　　　；设置数据目的地址

          stm #K_DST_ADDR，DMSDN

          stm DMCTR0，DMSA         　　；设置发送数据块的缓冲大小

          stm #K_BUFFER_SIZE，DMSDN

          stm DMSFC0，DMSA         　　；设置同步事件和帧缓冲寄存器

          stm #K_SFC_VALUE，DMSDN

          stm DMMCR0，DMSA        　　 ；设置传输模式寄存器

          stm #K_MCR_VALUE，DMSDN

          stm DMIDX0，DMSA         　　；设置计数器累加值

          stm #K_IDX_VALUE，DMSDN

          stm #K_PREC_VALUE，DMPREC  　；设置信道优先级和信道使能

　　DMA以后台形式进行数据传输，不需要CPU进行控制，可通过控制寄存器的设置使得在数据传输完成或发生错误时产生DMA中断，CPU响应进入中断服务程序。

参考文献

1 TMS320C54xDSP CPU And Peripherals. TI Reference Set Vol 1， April，1999：9-1~9-64

2 TMS320C54xDSP Applications Guide. TI Reference Set Vol 4， October，1996：3-1~3-43

3 TMS320C54xDSP Mnemonic Instruction Set. TI Reference Set，Vol 2， June，1998：4~176

4 TMS320C54xDSP Enhanced Peripherals.TI Reference Set Vol 5， June，1999：2-1~2-99