資料介紹
DSP芯片主要完成數字信號的采集、存儲、處理與傳輸的任務。多通道緩沖串口(McBSP)是最重要的數據采集和傳輸設備之一,是一種典型的可配置外設,通過對其接口參數和數據格式的編程設定,可以實現對具有同步串行口的編碼器等外部IC芯片的無縫連接。這里將以TMS32 0VC5502DSP和TLV1572模數轉換器為例介紹DSP的多通道緩沖串口(McBSP)在數據傳輸中的應用。
1 硬件構成
1.1 TMSC320VC5502
DSP芯片采用TI公司的TMS 320 VC5502,它是一種高性能、低功耗、定點數字信號處理器,它主要有以下特點:
1)最高主頻能夠達到300 MHz,指令周期3.33ns。
2)包括1條32位的程序數據總線,5條16位的數據總線,6條24位的程序地址總線。這種并行的多總線結構,使CPU能夠在一個CPU周期內完成一個32程序代碼的讀、3個16位數據的讀和2個16位數據的寫。5502還擁有2個乘法累加器,每個累加器都能夠在一個周期內執行一個17x17 bit的乘法運算。
3)包含28kx16bit的片上ROM,包括64kBytes的DARAM(8塊,每塊4 kx16 bit),192 kBytes的SARAM(24塊,每塊4 kx16 bit)、64 kBytes的一等待片上ROM(32 kx16 bit)和最大可尋址8 Mx16 bit的外部存儲空間。16位的外部存儲器擴展接口可實現與異步存儲器件(SRAM、EPROM)和同步存儲器件(SDRAM)的無縫連接。
4)片上外設包含1個六通道的直接存儲器訪問控制器(DMA)、3個多通道緩沖串行口(McBSP)、1個可編程的數字鎖相環時鐘發生器、2個64 bit通用定時器、1個64 bit看門狗定時器、1個64 bit DSP/BIOS計數器、8 bit/16 bit主機接口(HPI)、7個通用輸入輸出口(GPIO)和1個外部標志輸出引腳(XF)、1個內部集成電路模塊(I2C)、1個通用異步接收/發送器(UART)、1個符合IEEEl941.1標準(JTAG)邊界掃描邏輯的JTAG仿真接口。
1.2 McBSP(多通道緩沖串口)
TMS320VC5502 DSP提供了3個高速多通道同步緩沖串口(McBSP),使得TMS320VC5502DSP可以直接和其它C55xDSP、多媒體數字信號編解碼器以及系統中的其它設備接口。該串口提供了全雙工通信;雙緩沖數據寄存器,允許傳送連續的數據流;獨立的收發時鐘和幀信號:可與工業標準的編解碼器、模擬接口芯片及其它串行A/D、D/A芯片直接連接;可用128個通道進行收發;具有可編程的采樣率發生器;能夠向CPU發送中斷,向DMA控制器發送DMA事件;可設置幀同步脈沖和時鐘信號的極性;傳輸的字長可以是8位、12位、16位、20位、24位或32位;可將McBSP引腳配置為通用輸入輸出引腳。McBSP結構框圖如圖1所示,可以分為數據通道和控制通道2部分。
數據發送引腳DX負責數據的發送,數據接收引腳DR負責數據的接收,發送時鐘引腳CLKX、接收時鐘引腳CLKR、發送幀同步引腳FSX和接收幀同步引腳FSR提供串行時鐘和控制信號。CPU和DMA控制器通過外設總線與McBSP進行通信。當發送數據時,CPU和DMA將數據寫入數據發送寄存器(DXR1,DXR2),接著復制到發送移位寄存器(XSR1,XSR2),通過發送移位寄存器輸出至DX引腳。同樣當接收數據時,DR引腳上接收到的數據先移位到接收移位寄存器(RSR1,RSR2),接著復制到接收緩沖寄存器(RBR1,RBR2),RBR再將數據復制到數據接收寄存器(DRR1,DRR2)中,并通知串口事件通知CPU或DMA讀取數據。這種多級緩沖方式使得片內數據通信和串行數據通信能夠同時進行。
1.3 TLV1572
A/D轉換器用TI公司的10位高速串行逐次逼進型A/D轉換器,采用5 V單電壓供電,最高采樣速率可達1.25 Msps,可與TMS320系列DSP通過McBSP(Multi-channel Buffered Serial Ports,多通道緩沖串口)實現無縫連接。TLV1572的采樣速率最高可達1.25 Msps、10位分辨率、單電壓供電是3~5V、低功耗(3 V時8 mW、5 V時25 mW)、自動節電功能(最大電流為10μA)、具有內部采樣保持功能。TLV1572的功能模塊圖如圖2所示。
TLV1572有2種工作模式,即DSP模式和微控制器模式,這2種工作模式是由它的P3(幀同步輸入信號)的電平決定的,FS引腳連接電源VCC,一直為高電平,則TLV1572工作在微控制器工作模式下;如果TLV1572在DSP工作模式下,則FS引腳或者由TMS320 DSP的MCBSP的幀同步信號(FSR)提供,或者由系統外部引入。
1 硬件構成
1.1 TMSC320VC5502
DSP芯片采用TI公司的TMS 320 VC5502,它是一種高性能、低功耗、定點數字信號處理器,它主要有以下特點:
1)最高主頻能夠達到300 MHz,指令周期3.33ns。
2)包括1條32位的程序數據總線,5條16位的數據總線,6條24位的程序地址總線。這種并行的多總線結構,使CPU能夠在一個CPU周期內完成一個32程序代碼的讀、3個16位數據的讀和2個16位數據的寫。5502還擁有2個乘法累加器,每個累加器都能夠在一個周期內執行一個17x17 bit的乘法運算。
3)包含28kx16bit的片上ROM,包括64kBytes的DARAM(8塊,每塊4 kx16 bit),192 kBytes的SARAM(24塊,每塊4 kx16 bit)、64 kBytes的一等待片上ROM(32 kx16 bit)和最大可尋址8 Mx16 bit的外部存儲空間。16位的外部存儲器擴展接口可實現與異步存儲器件(SRAM、EPROM)和同步存儲器件(SDRAM)的無縫連接。
4)片上外設包含1個六通道的直接存儲器訪問控制器(DMA)、3個多通道緩沖串行口(McBSP)、1個可編程的數字鎖相環時鐘發生器、2個64 bit通用定時器、1個64 bit看門狗定時器、1個64 bit DSP/BIOS計數器、8 bit/16 bit主機接口(HPI)、7個通用輸入輸出口(GPIO)和1個外部標志輸出引腳(XF)、1個內部集成電路模塊(I2C)、1個通用異步接收/發送器(UART)、1個符合IEEEl941.1標準(JTAG)邊界掃描邏輯的JTAG仿真接口。
1.2 McBSP(多通道緩沖串口)
TMS320VC5502 DSP提供了3個高速多通道同步緩沖串口(McBSP),使得TMS320VC5502DSP可以直接和其它C55xDSP、多媒體數字信號編解碼器以及系統中的其它設備接口。該串口提供了全雙工通信;雙緩沖數據寄存器,允許傳送連續的數據流;獨立的收發時鐘和幀信號:可與工業標準的編解碼器、模擬接口芯片及其它串行A/D、D/A芯片直接連接;可用128個通道進行收發;具有可編程的采樣率發生器;能夠向CPU發送中斷,向DMA控制器發送DMA事件;可設置幀同步脈沖和時鐘信號的極性;傳輸的字長可以是8位、12位、16位、20位、24位或32位;可將McBSP引腳配置為通用輸入輸出引腳。McBSP結構框圖如圖1所示,可以分為數據通道和控制通道2部分。
數據發送引腳DX負責數據的發送,數據接收引腳DR負責數據的接收,發送時鐘引腳CLKX、接收時鐘引腳CLKR、發送幀同步引腳FSX和接收幀同步引腳FSR提供串行時鐘和控制信號。CPU和DMA控制器通過外設總線與McBSP進行通信。當發送數據時,CPU和DMA將數據寫入數據發送寄存器(DXR1,DXR2),接著復制到發送移位寄存器(XSR1,XSR2),通過發送移位寄存器輸出至DX引腳。同樣當接收數據時,DR引腳上接收到的數據先移位到接收移位寄存器(RSR1,RSR2),接著復制到接收緩沖寄存器(RBR1,RBR2),RBR再將數據復制到數據接收寄存器(DRR1,DRR2)中,并通知串口事件通知CPU或DMA讀取數據。這種多級緩沖方式使得片內數據通信和串行數據通信能夠同時進行。
1.3 TLV1572
A/D轉換器用TI公司的10位高速串行逐次逼進型A/D轉換器,采用5 V單電壓供電,最高采樣速率可達1.25 Msps,可與TMS320系列DSP通過McBSP(Multi-channel Buffered Serial Ports,多通道緩沖串口)實現無縫連接。TLV1572的采樣速率最高可達1.25 Msps、10位分辨率、單電壓供電是3~5V、低功耗(3 V時8 mW、5 V時25 mW)、自動節電功能(最大電流為10μA)、具有內部采樣保持功能。TLV1572的功能模塊圖如圖2所示。
TLV1572有2種工作模式,即DSP模式和微控制器模式,這2種工作模式是由它的P3(幀同步輸入信號)的電平決定的,FS引腳連接電源VCC,一直為高電平,則TLV1572工作在微控制器工作模式下;如果TLV1572在DSP工作模式下,則FS引腳或者由TMS320 DSP的MCBSP的幀同步信號(FSR)提供,或者由系統外部引入。
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