淺談關(guān)于DSP的DMA控制技術(shù)

　TMS320C2XX是美國TI公司推出的一種低價(jià)格、高性能的16位定點(diǎn)運(yùn)算數(shù)字信號(hào)處理器（DSP），它的性價(jià)比極高，目前已成為高檔單片機(jī)的理想替代品，在通信、語音處理、軍事、儀器儀表、圖像處理等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在以TMS320C2XX為核心的數(shù)字化語言學(xué)習(xí)系統(tǒng)中，為了滿足系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求，并且提高系統(tǒng)的音質(zhì)和負(fù)載能力，聲卡與存儲(chǔ)器之間的數(shù)據(jù)傳送已經(jīng)不能采用程序查詢控制方式，因此我們考慮采用直接存儲(chǔ)器訪問（DMA）控制。直接存儲(chǔ)器訪問控制是指數(shù)據(jù)傳送時(shí)不需要CPU的介入，I/O設(shè)備和存儲(chǔ)器直接交換信息。DMA方式的數(shù)據(jù)傳送與程序查詢方式的數(shù)據(jù)傳送相比，具有數(shù)據(jù)傳送速度高、I/O響應(yīng)時(shí)間短、CPU額外開銷小的明顯優(yōu)點(diǎn)。本文根據(jù)課題需要，通過分析TMS320C2XX使用保持（HOLD）操作的直接存儲(chǔ)器訪問（DMA）和DMA控制器8237-5的工作原理，解決了DSP芯片TMS320F206與DMA控制器8237-5的軟、硬件接口問題，實(shí)現(xiàn)了DMA 在數(shù)字化語言學(xué)習(xí)系統(tǒng)中的應(yīng)用。
　　1 TMS320C2XX使用HOLD操作的直接存儲(chǔ)器訪問
　　TMS320C2XX的HOLD操作允許對外部程序、數(shù)據(jù)以及I/O空間進(jìn)行直接存儲(chǔ)器訪問。該過程由/HOLD和/HOLDA兩個(gè)信號(hào)控制。
　?。?）/HOLD。外部設(shè)備可以把該引腳驅(qū)動(dòng)到低電平從而請求對外部總線的控制。如果HOLD/INT1中斷線被允許，那么將觸發(fā)中斷。
　?。?）/HOLDA。在響應(yīng)/HOLD中斷時(shí)，軟件邏輯可以使處理器發(fā)出/HOLD應(yīng)答信號(hào)，表示它將放棄對其外部總線的控制。根據(jù) /HOLDA，外部地址信號(hào)（A15～A0）、數(shù)據(jù)信號(hào)（D15～D0）以及存儲(chǔ)器控制信號(hào)（/PS，/DS，/BR，/STRB，R/W，/RD， /WE）被置為高阻狀態(tài)。
　　在我們的設(shè)計(jì)中，HOLD/INT1中斷服務(wù)子程序只用于HOLD操作以便控制DMA傳送，因此DSP的中斷控制寄存器（ICR）中的方式 （MODE）位置為0。此時(shí)，中斷線INT1對下降沿和上升沿二者都敏感。當(dāng)CPU檢測到下降沿時(shí)，它完成正在執(zhí)行的當(dāng)前指令，然后迫使程序控制轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)子程序。在成功的測試到MODE=0之后，此子程序執(zhí)行IDLE（空閑）指令。根據(jù)IDLE，/HOLDA變?yōu)橛行Ф獠靠偩€被置為高阻狀態(tài)。只有在檢測到HOLD/INT1引腳上的上升沿之后，CPU才退出IDLE狀態(tài)，/HOLDA變?yōu)闊o效，并使外部總線返回到正常狀態(tài)。
　　HOLD操作的子程序?qū)⒃诒疚淖詈蠼Y(jié)合具體示例中給出，應(yīng)該注意的是：IDLE指令應(yīng)當(dāng)放在中斷服務(wù)子程序內(nèi)以便發(fā)出/HOLDA。同時(shí)要注意的是：中斷程序代碼禁止除HOLD/INT1之外的所有可屏蔽中斷，從而允許/HOLDA和總線的安全恢復(fù)。
　　2 DMA控制器8237-5的工作原理
　　8237-5是一個(gè)高性能的40引腳雙列直插式可編程DMA控制器芯片，可以方便地與DSP微處理器相連，實(shí)現(xiàn)外部設(shè)備與存儲(chǔ)器之間的數(shù)據(jù)交換。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳信號(hào)可參閱參考文獻(xiàn)［2］。該控制器通過編程可提供多種類型的控制特性，以優(yōu)化系統(tǒng)性能，增大數(shù)據(jù)吞吐量，最高數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá) 1.5MB/S。
　　DMA控制器實(shí)現(xiàn)DMA傳送的控制原理可用圖1的信息流示意圖表示。現(xiàn)結(jié)合該圖將DMA控制原理操作順序說明如下：
　　
　?、買/O設(shè)備準(zhǔn)備好后，向DMA控制器（DMAC）發(fā)出DMA請求信號(hào)DMARQ。
　?、贒MAC向CPU發(fā)出總線請求信號(hào)BUSRQ。
　?、郯凑疹A(yù)定的DMAC占用總線方式，CPU響應(yīng)BUSRQ，向DMAC發(fā)出總線確認(rèn)信號(hào)BUSAK。從這時(shí)起，CPU總線控制權(quán)交由DMAC接管，開始進(jìn)入DMA有效周期，如圖1中陰影部分所示。
　?、蹹MAC接管總線后，先向I/O設(shè)備發(fā)出DMA請求的響應(yīng)信號(hào)DACK，表示允許外設(shè)進(jìn)行DMA傳送。然后按事先設(shè)置的初始地址和需傳送的字節(jié)數(shù)，依次發(fā)送地址和讀寫命令，使RAM和I/O設(shè)備直接交換數(shù)據(jù)，直至全部數(shù)據(jù)交換完畢。
　?、軩MA傳送結(jié)束后，自動(dòng)撤消向CPU的總線請求信號(hào)BUSRQ，從而使BUSAK和DACK相繼變?yōu)闊o效，CPU又重新控制總線，恢復(fù)正常工作。
　　3 DSP與DMA控制器8237-5的接口電路
　　通過上述分析可以知道，DSP與8237-5的接口關(guān)鍵是要解決DSP的/HOLD、/HOLDA信號(hào)與8237-5的總線保持請求輸出信號(hào) HRQ（即BUSRQ）、總線保持響應(yīng)輸入信號(hào)HLDA（即BUSAK）之間的聯(lián)系問題。圖2給出DSP與8237-5的接口電路。