1 引 言

　　DSP（digital signal processor）是一種獨特的微處理器，是以數(shù)字信號來處理大量信息的器件。其工作原理是接收模擬信號，轉(zhuǎn)換為0或1的數(shù)字信號。再對數(shù)字信號進行修改、刪除、強化，并在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字數(shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式。它不僅具有可編程性，而且其實時運行速度可達每秒數(shù)以千萬條復雜指令程序，遠遠超過通用微處理器，是數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。它的強大數(shù)據(jù)處理能力和高運行速度，是值得稱道的兩大特色。

　　DSP以其強大的數(shù)據(jù)處理能力在高速數(shù)字信號處理方面得到廣泛的應用。TMS320VC5402（以下簡稱C5402）是TI公司TMS320C54x系列DSP的代表產(chǎn)品，它以其極高的性價比而成為目前應用為廣泛的DSP芯片之一。 本文介紹了TMS320VC5402 DSP的存儲器直接存儲控制DMA的特點，給出了一種適用的DMA結合多通道緩沖串行口McBSP組成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計方案，該設計具有設計靈活、硬件簡單、CPU執(zhí)行效率高的特點。

　　2 C5402 DMA的特點

　　C5402存儲器直接存儲控制DMA能在不占用CPU資源的情況下，實現(xiàn)DSP存儲器間數(shù)據(jù)的自由傳送。C5402有6個可獨立編程的DMA通道，每個DMA通道受各自的5個16位寄存器控制：源地址寄存器DMSRC、目的地址寄存器DMDST、單元計數(shù)寄存器DMCTR、同步事件和幀計數(shù)寄存器DMSFC、發(fā)送模式控制寄存器DMMCR。

　　⑴ 源地址寄存器DMSRC規(guī)定DMA要傳送源數(shù)據(jù)的首地址。這些地址可以指向DSP內(nèi)部存儲器、外部存儲器、片內(nèi)外設和一些特殊的外部裝置。

　　⑵ 目的地址寄存器DMDST規(guī)定DMA要傳送數(shù)據(jù)目的地址的首地址。這些目的地址可以是DSP內(nèi)部存儲器、外部存儲器、片內(nèi)外設和一些特殊的外部裝置。

　　⑶ 單元計數(shù)寄存器DMCTR規(guī)定DMA傳送數(shù)據(jù)的個數(shù)為DMCTR寄存器的值加1個。

　　⑷ 同步事件和幀計數(shù)寄存器DMSFC規(guī)定DMA傳送數(shù)據(jù)的同步事件類型和傳送一塊數(shù)據(jù)所含幀信號的個數(shù)： DBLW位設置DMA工作在單字模式（=0b）或雙字模式（=1b）。 Frame Count位設置每塊數(shù)據(jù)所含幀信號的個數(shù)。 DSYN位設置選擇如下方式作為DMA同步事件：

　　⑸ 傳輸模式控制寄存器DMMCR規(guī)定了DMA通道的傳輸模式： AUTOINIT位是DMA自動初始化設置位，可設置成自動初始化使能（=1b）和自動初始化不使能（=0b）。當DMA工作在自動初始化模式時，CPU在一個DMA事件完成后自動裝載下一個DMA初始化設置并繼續(xù)進行數(shù)據(jù)傳送。

    CTMOD位設置發(fā)送計數(shù)模式控制，DMA可工作在多幀模式（=0b）和自動緩沖ABU模式（=1b）。 SIND位和DIND位用來設置源地址和目的地址的自動調(diào)整方式，可選擇如下方式：不調(diào)整（=000b）、訪問后自動加1（=001b）、訪問后自動減1（=010b）、訪問后按照單元地址索引寄存器DMIDX0和幀地址索引寄存器DMFRI0的設置進行調(diào)整（=101b）、訪問后按照單元地址索引寄存器DMIDX1和幀地址索引寄存器DMFRI1的設置進行調(diào)整（=110b）、保留（=111b）。 DMS位和DMD位用來選擇源數(shù)據(jù)和目的數(shù)據(jù)所存的空間，可選擇成程序空間（=00b）、數(shù)據(jù)空間（=01b）、I/O空間（=10b）或保留（11b）。

    另外，DMA的6個通道還受通道優(yōu)先級和使能控制寄存器DMPREC控制。在這個寄存器中相應的DPRC位置1選擇相應的通道為高優(yōu)先級，相應的DE位置1選通相應的通道為使能通道并開始工作。

　　3 接口設計

　　在這個系統(tǒng)中，使用的A/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片是語音信號編碼解碼芯片TLC320AD50。它是TI公司生產(chǎn)的一個16位、音頻范圍、內(nèi)含抗混疊濾波器和重構濾波器的串行模擬接口芯片。它完成語音信號的數(shù)字化采樣，并將轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)傳給DSP進行后續(xù)處理。

　　C5402提供兩個高速、全雙工、多通道緩沖串行口McBSP。它依靠三個信號實現(xiàn)發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)線D（R/X）、幀同步線FS（R/X）和移位時鐘線CLK（R/X）。DX和DR引腳完成與外部設備進行通信時數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，由CLKX、CLKR、FSX、FSR實現(xiàn)時鐘和幀同步的控制。

    設置DMA1通道與McBSP1通道結合來讀取TLC320AD50轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。選擇McBSP1通道的接收寄存器DRR11（41h）為DMA傳送數(shù)據(jù)的首地址，并選擇源地址工作在訪問后不調(diào)整方式，選擇DMA通道同步事件McBSP1接收事件為DMA同步事件，來實現(xiàn)DMA和McBSP的結合。DMA在傳送外部來的數(shù)據(jù)時不會影響CPU的正常運行，當DMA采集完一組規(guī)定個數(shù)的數(shù)據(jù)后產(chǎn)生一個DMA中斷事件中斷CPU，來通知CPU對其進行相應的處理，此時DMA可以按照設定繼續(xù)采集下一組數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集與CPU處理的并行操作。圖1為系統(tǒng)硬件接口設計。

　　4 軟件設計

　　本系統(tǒng)軟件由C5402初始化程序、McBSP1初始化程序、TLC320AD50初始化程序、DMA1通道初始化程序和數(shù)據(jù)處理程序構成。圖2為本系統(tǒng)軟件流程圖。 C5402初始化程序完成DSP堆棧、CPU時鐘和運行狀態(tài)的設置。

　　McBSP1初始化程序設置McBSP1的工作狀態(tài)：運行在時鐘自由運行狀態(tài)下，接收/發(fā)送幀同步信號和移位時鐘信號都由外界驅(qū)動，每幀一字，每字16位，接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)都無延時。

    TLC320AD50初始化程序完成TLC320AD50相關寄存器的設置：選擇INP/INM為模擬信號輸入端，15+1位ADC和15+1位DAC模式，工作在主機模式，不帶從機，采樣頻率為10.67KHz，模擬信號輸入和輸出放大增益均為0dB。 DMA1通道初始化程序初始化DMA1，具體程序如下： 

　　5 結語

　　本文提出的DMA結合多通道緩沖串行口McBSP組成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，大大減少CPU的工作量，簡化軟件設計，有效地利用DSP的硬件資源，提高信號采集系統(tǒng)的執(zhí)行效率,已經(jīng)在本校信號處理實驗室的DSP系統(tǒng)中得到很好的應用。