DSP的多通道緩沖串口在數(shù)據(jù)傳輸中的應(yīng)用

　DSP芯片主要完成數(shù)字信號(hào)的采集、存儲(chǔ)、處理與傳輸?shù)娜蝿?wù)。多通道緩沖串口（McBSP）是最重要的數(shù)據(jù)采集和傳輸設(shè)備之一，是一種典型的可配置外設(shè)，通過對(duì)其接口參數(shù)和數(shù)據(jù)格式的編程設(shè)定，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shù)轉(zhuǎn)換器為例介紹DSP的多通道緩沖串口（McBSP）在數(shù)據(jù)傳輸中的應(yīng)用。
　　1 硬件構(gòu)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(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器，它主要有以下特點(diǎn)：
　　1）最高主頻能夠達(dá)到300 MHz，指令周期3．33ns。
　　2）包括1條32位的程序數(shù)據(jù)總線，5條16位的數(shù)據(jù)總線，6條24位的程序地址總線。這種并行的多總線結(jié)構(gòu)，使CPU能夠在一個(gè)CPU周期內(nèi)完成一個(gè)32程序代碼的讀、3個(gè)16位數(shù)據(jù)的讀和2個(gè)16位數(shù)據(jù)的寫。5502還擁有2個(gè)乘法累加器，每個(gè)累加器都能夠在一個(gè)周期內(nèi)執(zhí)行一個(gè)17x17 bit的乘法運(yùn)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(chǔ)空間。16位的外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展接口可實(shí)現(xiàn)與異步存儲(chǔ)器件（SRAM、EPROM）和同步存儲(chǔ)器件（SDRAM）的無縫連接。
　　4）片上外設(shè)包含1個(gè)六通道的直接存儲(chǔ)器訪問控制器（DMA）、3個(gè)多通道緩沖串行口（McBSP）、1個(gè)可編程的數(shù)字鎖相環(huán)時(shí)鐘發(fā)生器、2個(gè)64 bit通用定時(shí)器、1個(gè)64 bit看門狗定時(shí)器、1個(gè)64 bit DSP／BIOS計(jì)數(shù)器、8 bit／16 bit主機(jī)接口（HPI）、7個(gè)通用輸入輸出口（GPIO）和1個(gè)外部標(biāo)志輸出引腳（XF）、1個(gè)內(nèi)部集成電路模塊（I2C）、1個(gè)通用異步接收／發(fā)送器（UART）、1個(gè)符合IEEEl941．1標(biāo)準(zhǔn)（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(gè)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(shù)字信號(hào)編解碼器以及系統(tǒng)中的其它設(shè)備接口。該串口提供了全雙工通信；雙緩沖數(shù)據(jù)寄存器，允許傳送連續(xù)的數(shù)據(jù)流；獨(dú)立的收發(fā)時(shí)鐘和幀信號(hào)：可與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(gè)通道進(jìn)行收發(fā)；具有可編程的采樣率發(fā)生器；能夠向CPU發(fā)送中斷，向DMA控制器發(fā)送DMA事件；可設(shè)置幀同步脈沖和時(shí)鐘信號(hào)的極性；傳輸?shù)淖珠L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(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，可以分為數(shù)據(jù)通道和控制通道2部分。
　　
　　數(shù)據(jù)發(fā)送引腳DX負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的發(fā)送，數(shù)據(jù)接收引腳DR負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的接收，發(fā)送時(shí)鐘引腳CLKX、接收時(shí)鐘引腳CLKR、發(fā)送幀同步引腳FSX和接收幀同步引腳FSR提供串行時(shí)鐘和控制信號(hào)。CPU和DMA控制器通過外設(shè)總線與McBSP進(jìn)行通信。當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，CPU和DMA將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)發(fā)送寄存器（DXR1，DXR2），接著復(fù)制到發(fā)送移位寄存器（XSR1，XSR2），通過發(fā)送移位寄存器輸出至DX引腳。同樣當(dāng)接收數(shù)據(jù)時(shí)，DR引腳上接收到的數(shù)據(jù)先移位到接收移位寄存器（RSR1，RSR2），接著復(fù)制到接收緩沖寄存器（RBR1，RBR2），RBR再將數(shù)據(jù)復(fù)制到數(shù)據(jù)接收寄存器（DRR1，DRR2）中，并通知串口事件通知CPU或DMA讀取數(shù)據(jù)。這種多級(jí)緩沖方式使得片內(nèi)數(shù)據(jù)通信和串行數(shù)據(jù)通信能夠同時(shí)進(jìn)行。
　　1．3 TLV1572
　　A／D轉(zhuǎn)換器用TI公司的10位高速串行逐次逼進(jìn)型A／D轉(zhuǎn)換器，采用5 V單電壓供電，最高采樣速率可達(dá)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(shí)現(xiàn)無縫連接。TLV1572的采樣速率最高可達(dá)1．25 Msps、10位分辨率、單電壓供電是3～5V、低功耗（3 V時(shí)8 mW、5 V時(shí)25 mW）、自動(dòng)節(jié)電功能（最大電流為10μA）、具有內(nèi)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(hào)）的電平?jīng)Q定的，F(xiàn)S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(hào)（FSR）提供，或者由系統(tǒng)外部引入。