ADSP2116上DMA的应用

ADSP2116中DMA的应用

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

2.1 ADSP2116x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。

2.2 ADSP2116x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0SPCTL0II0A,IM0A,CP0A,GP0ARX0A,TX0A串口0A1II0B,IM0B,C0B,CP0B,GP0BRX0B,TX0B串口0B2SPCTL1II1A,IM1A,C1A,CP1A,GP1ARX1A,TX1A串口1A3II1B,IM1B,C1B,CP1B,GP1BRX1B,TX1B串口1B4SPCTL2II2A,IM2A,C2A,CP2A,GP2ARX2A,TX2A串口2A5II2B,IM2B,C2B,CP2B,GP2BRX2B,TX2B串口2B6SPCTL3II3A,IM3A,C3A,CP3A,GP3ARX3A,TX3A串口3A7II3B,IM3B,C3B,CP3B,GP3BRX3B,TX3B串口3B8LCTLSPICTLIILB1,IMLB1,CLB1,CPLB1,GPLB1 IISTX,IMSRX,CSRX,GPSRXLUBF0 SPIRXLink0口SPI发送口9IILB1,IMLB1,CLB1,CPLB1,GPLB1 IISTX,IMSTX,CSTX,GPSTXLUBF1 SPITXLink1口SPI发送口10DMAC10IIEP0,IMEP0,CEP0,CPEP0,GPEP0,EIEP0,EMEP0,ECEP0EPB0外部接口011DMAC11IIEP1,IMEP1,CEP1,CPEP1,GPEP1,EIEP1,EMEP1,ECEP1EPB1外部接口112DMAC12IIEP2,IMEP2,CEP2,CPEP2,GPEP2,EIEP2,EMEP2,ECEP2EPB2外部接口213DMAC13GPEP3,EIEP3,CEP3,CPEP3,GPEP3,EIEP3,EMEP3,ECEP3EPB3外部接口3

2.3 ADSP2116x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。

2.4 ADSP2116x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+0x00040000IIEPxIIxCPx-1+0x00040000IMEPxIMxCPx-2+0x00040000CEPxCxCPx-3[！]+0x00040000CPEPxCPxCPx-4+0x00040000GPEPxGPxCPx-5+0x00040000EIEPx CPx-6+0x00040000EMEPx CPx-7+0x00040000ECEPx 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