第11章多通道緩沖串行口(McBSP)

第11章多通道緩沖串行口(McBSP)第一頁，共24頁。

TMS320F2812的多通道緩沖串口（McBSP），為DSP和與McBSP兼容的設(shè)備（例如VBAP、ACI、多媒體數(shù)字信號編解碼器等）之間提供了一個直接連接的串行數(shù)據(jù)接口。此外，McBSP能夠同步地發(fā)送和接收8/16/32位串行數(shù)據(jù)。本章主要介紹McBSP的結(jié)構(gòu)特點以及工作方式等內(nèi)容。周鵬安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院第二頁，共24頁。11.1McBSP接口概述（1）與TMS320C54x?/TMS320C55x?DSP器件內(nèi)的McBSP兼容，除DMA功能之外。（2）全雙工通信方式。（3）通過兩級緩沖發(fā)送和三級緩沖接收實現(xiàn)連續(xù)數(shù)據(jù)流的通信。（4）用于接收和發(fā)送的獨立時鐘和幀結(jié)構(gòu)。（5）128個發(fā)送和接收通道。（6）多通道選擇模式，允許用戶控制任意通道的傳輸。（7）用2個16級、32位的FIFO代替了DMA（直接存儲器存取單元）。（8）支持A-bis模式。（9）支持與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的多媒體數(shù)字信號編解碼器、模擬接口芯片（AICs）及其它串行接口的A/D和D/A設(shè)備的直接連接。11.1.1McBSP的結(jié)構(gòu)與特點周鵬安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院第三頁，共24頁。（10）支持產(chǎn)生外部時鐘信號和幀同步信號。（11）可對內(nèi)部時鐘采樣和控制幀同步信號的可編程采樣率發(fā)生器。（12）可編程的內(nèi)部時鐘和幀發(fā)生器。（13）可編程的幀同步和數(shù)據(jù)時鐘的極性。（14）支持SPI設(shè)備。（15）支持部分T1/E1接口，可直接與下列設(shè)備接口：T1/E1幀調(diào)節(jié)器、MVIP開關(guān)兼容和ST-BUS適應(yīng)的設(shè)備（包括MVIP幀調(diào)節(jié)器、H.100幀調(diào)節(jié)器和SCSA幀調(diào)節(jié)器）、IOM-2兼容設(shè)備、AC97兼容設(shè)備（提供所需的多相位幀同步功能）、IIS兼容設(shè)備及SPI設(shè)備等。（16）多種數(shù)據(jù)位可選擇：8、12、16、20、24和32位。（17）數(shù)據(jù)傳輸時可選擇首先發(fā)送/接收高8位或低8位。周鵬安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院第四頁，共24頁。圖11-1帶FIFO的McBSP模塊的功能框圖

周鵬安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院第五頁，共24頁。McBSP包含2個數(shù)據(jù)通道和1個控制通道，它們通過6個引腳連接到外部設(shè)備，為外部設(shè)備提供了數(shù)據(jù)通道和控制通道。McBSP通過發(fā)送引腳（MDXA）發(fā)送數(shù)據(jù)，通過接收引腳（MDRA）接收數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)DSP與外部設(shè)備的通信和數(shù)據(jù)交換。由引腳發(fā)送時鐘（MCLKXA）、接收時鐘（MCLKRA）、發(fā)送幀同步（MFSXA）和接收幀同步（MFSRA）來控制McBSP的時鐘和幀同步。McBSP的接口信號如表11-1所示。

11.1.2McBSP的信號總結(jié)周鵬安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院第六頁，共24頁。周鵬安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院第七頁，共24頁。McBSP使用的寄存器很多，其中數(shù)據(jù)接收寄存器DRR、數(shù)據(jù)接收緩沖寄存器RBR和數(shù)據(jù)接收移位寄存器RSR用于數(shù)據(jù)接收；而數(shù)據(jù)發(fā)送寄存器DXR和數(shù)據(jù)發(fā)送移位寄存器XSR用于數(shù)據(jù)發(fā)送。每個McBSP的數(shù)據(jù)寄存器（DRR1、DRR2、DXR1和DXR2）都連接了一個16×16位（16級）的FIFO，該FIFO寄存器的頂部寄存器與非FIFO模式下的數(shù)據(jù)寄存器公用一個地址。另外，需要用戶注意的是，如果串行數(shù)據(jù)的字長為8位、12位或16位時，數(shù)據(jù)接收寄存器2（DRR2）、數(shù)據(jù)接收緩沖寄存器2（RBR2）、數(shù)據(jù)接收移位寄存器2（RSR2）、數(shù)據(jù)發(fā)送寄存器2（DXR2）和數(shù)據(jù)發(fā)送移位寄存器2（XSR2）不會被使用；而當(dāng)串行數(shù)據(jù)的字長大于16位時，這些寄存器用于保存高位數(shù)據(jù)。McBSP的其余寄存器主要用于控制McBSP的各種操作。McBSP寄存器一覽表如表11-2所示。11.1.3McBSP的寄存器周鵬安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院第八頁，共24頁。周鵬安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院第九頁，共24頁。周鵬安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院第十頁，共24頁。周鵬安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院第十一頁，共24頁。周鵬安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院第十二頁，共24頁。本節(jié)簡要介紹McBSP數(shù)據(jù)傳輸?shù)母袷郊皵?shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程、McBSP中斷和FIFO事件、多通道模式、McBSP配置成SPI接口以及McBSP的初始化等內(nèi)容，有關(guān)于本節(jié)詳細(xì)內(nèi)容用戶可參考本書所列出的參考文獻[19]。11.2McBSP的工作方式周鵬安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院第十三頁，共24頁。

McBSP的移位寄存器（RSR或XSR）和數(shù)據(jù)引腳（MDRA或MDXA）之間的位傳輸是分組傳輸?shù)模恳唤M稱為串行字（SerialWord），用戶可自行定義串行字的位數(shù)。數(shù)據(jù)幀由一個或多個串行字組成，用戶可以定義每一個數(shù)據(jù)幀中所包含字的個數(shù)。McBSP的數(shù)據(jù)傳輸是以數(shù)據(jù)幀的格式連續(xù)傳輸實現(xiàn)的，但在幀與幀之間允許暫停。接收幀同步信號MFSRA啟動MDRA引腳上的幀傳輸，發(fā)送幀同步信號MFSXA啟動MDXA引腳上的幀傳輸。幀同步信號由McBSP外部引腳（MFSRA或MFSXA）或由McBSP內(nèi)部產(chǎn)生。當(dāng)產(chǎn)生一個幀同步信號時，McBSP就開始接收或發(fā)送一幀數(shù)據(jù)，下一個幀同步信號來時，McBSP就開始接收或發(fā)送第二幀，依此類推。傳輸1個字的數(shù)據(jù)幀的時序圖如圖11-2所示。11.2.1McBSP數(shù)據(jù)傳輸?shù)母袷街荠i安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院第十四頁，共24頁。圖11-21個字的數(shù)據(jù)幀傳輸?shù)臅r序圖

周鵬安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院第十五頁，共24頁。

McBSP可以把每一幀配置為單相位幀（或稱為單極性幀）或雙相位幀（或稱為雙極性幀）。每一幀中串行字的個數(shù)和每個串行字的位數(shù)可由幀的兩個相位來設(shè)置，從而在傳輸數(shù)據(jù)時具有很大的靈活性。例如，用戶可以定義1幀中的第1個相位包含2個16位串行字，第2個相位包括10個8位串行字。這種配置可使用戶根據(jù)具體應(yīng)用構(gòu)造合適的幀，達到最大的數(shù)據(jù)傳輸率。單相位幀的每幀最大的串行字?jǐn)?shù)為128，雙相位幀每幀最大的串行字?jǐn)?shù)為256，每個字可以是8位，12位，16位，20位，24位或32位。雙相位幀的2個相位之間是連續(xù)的，在相位之間或字之間沒有時間間隙。周鵬安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院第十六頁，共24頁。McBSP數(shù)據(jù)傳輸路徑框圖如圖11-3所示。McBSP通過三緩沖接收數(shù)據(jù)，通過雙緩沖發(fā)送數(shù)據(jù)。根據(jù)每個串行字定義的長度，適當(dāng)調(diào)整寄存器。寄存器的使用取決于配置的串行字長是小于等于16位還是大于16位，如果是前者，用來裝載高16位數(shù)據(jù)的寄存器DRR2、RBR2、RSR2、DXR2和XSR2就不會被使用。從圖11-3中可以看到從TMS320F2812DSP的外部引腳到CPU的數(shù)據(jù)傳輸過程。11.2.2McBSP數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程RSR1/2RBR1/2XSR1/2DXR1/2MDXAMDRA送到CPU/FIFO來自CPU/FIFODRR1/2圖11-3McBSP的數(shù)據(jù)傳輸路徑擴展壓縮周鵬安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院第十七頁，共24頁。

McBSP通過內(nèi)部信號向CPU和FIFO發(fā)送重要事件的通知，由McBSP產(chǎn)生的中斷和FIFO事件如表11-3所示。11.2.3McBSP產(chǎn)生的中斷和FIFO事件周鵬安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院第十八頁，共24頁。（1）接收多通道選擇模式。MCR1寄存器的RMCM位（MCR1.0位）決定接收使能所有的通道，還是使能選定的通道。若該位為0時，全部128個通道都被使能且不能被屏蔽；若該位為1時，使能接收多通道選擇模式。在接收多通道選擇模式下，可以通過設(shè)置接收通道使能寄存器RCER單獨使能或屏蔽選定的某通道。如果某個接收通道被屏蔽，則該通道接收的任何數(shù)據(jù)只能傳送到接收緩沖寄存器RBR中，接收器不能將RBR寄存器中的內(nèi)容復(fù)制到DRR寄存器中，這樣就不會使接收器準(zhǔn)備好位（RRDY位）置位，因此也不會產(chǎn)生接收FIFO事件（REVT）和接收中斷。（2）發(fā)送多通道選擇模式。MCR2寄存器的XMCM位（MCR2.1~0位）決定發(fā)送使能所有的通道，還是使能選定的通道。McBSP有3個發(fā)送多通道選擇模式（由XMCM位控制），如表11-4所示。11.2.4McBSP多通道選擇模式周鵬安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院第十九頁，共24頁。周鵬安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院第二十頁，共24頁。McBSP串口控制寄存器SPCR1的CLKSTP位（SPCR1.12~11位）控制時鐘停止模式的工作狀態(tài)。TMS320F2812的McBSP在時鐘停止模式下工作時與串行外設(shè)接口SPI兼容，這便于與SPI器件的連接。如果不使用SPI，則可清除CLKSTP位，禁止時鐘停止模式。當(dāng)McBSP被配置為SPI主設(shè)備時，發(fā)送輸出信號MDXA作為SPI主設(shè)備的SPISIMO信號，接收輸入信號MDRA作為SPI主設(shè)備的SPISOMI信號；而當(dāng)McBSP被配置為SPI從設(shè)備時，發(fā)送輸出信號MDXA作為SPI從設(shè)備的SPISOMI信號，接收輸入信號MDRA作為SPI從設(shè)備的SPISIMO信號。11.2.5McBSP配置成SPI接口周鵬安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院第二十一頁，共24頁。McBSP的初始化步驟如下：（1）將SPCR1和SPCR2寄存器中的XRST位、RRST位和FRST位清0。如果DSP剛剛退出之前的復(fù)位狀態(tài)，則該步驟可忽略。（2）當(dāng)McBSP處于復(fù)位狀態(tài)時，根據(jù)要求只改變McBSP的配置寄存器（非數(shù)據(jù)寄存器）。（3）等待兩個時鐘周期，以確保內(nèi)部同步。（4）根據(jù)需要設(shè)置所需要的數(shù)據(jù)，如向DXR1和DXR2寫數(shù)據(jù)。（5）設(shè)置XRST位和RRST位為1，使能McBSP，同時確保不改變SPCR1和SPCR2寄存器中其他位的設(shè)置，否則會改變第（2）步驟中設(shè)置的寄存器。（6）如果由內(nèi)部產(chǎn)生幀同步信號，則設(shè)置FRST位為1。（7）等待兩個時鐘周期，以確保使接收器和發(fā)送器處于有效狀態(tài)。11.2.6McBSP的初始化周鵬安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院大學(xué)電氣工程學(xué)院第二十二頁，共24頁。在正常的操作過程中，如果需要對接收器或發(fā)送器復(fù)位，或者對采樣率發(fā)送器復(fù)位，可以采取上述步驟完成。在完成上述McBSP初始化過程中需要注意以下幾個問題：（1）XRST或RRST復(fù)位的低電平至少要保持兩個MCLKRA/MCLKXA周期。（2）只有受影響的串口的相應(yīng)單元處于復(fù)位狀態(tài)時，才可以修改相應(yīng)部分的串口配置寄存器SPCR1和SPCR2、PCR、RCR1和RCR2