05第二章4串行口

第二章DSP的硬件结构（4）,2.8串行口,C54x具有高速全双工串行接口，用来与其它C54x器件、编码解码器、串行A/D等器件连接。C54x串行口有四种形式：(1)标准同步串行口（SSSP）(2)缓冲串行口（BSP）(3)多通道缓冲串行口(McBSP)(4)时分多路串行口（TDMSP）,C54的串行口：,部分C54x器件的片上串行口资源,3个存储器映射寄存器：发送数据寄存器（DXR）接收数据寄存器（DRR）串行口控制寄存器（SPC)两个移位寄存器：数据发送移位寄存器（XSR）数据接收移位寄存器（RSR）每个串行口都有独立的时钟、帧同步脉冲串行数据可按8位字节或16位字传送收发数据操作时，产生可屏蔽收发中断：RINT和XINT可通过软件管理串行口数据传送最高时钟频率CLKOUT/4（如果CLKOUT周期为25ns时，则传输速率可达10Mbit/s）,标准同步串行口：,结构：,串行口引脚定义：,标准同步串行口原理图：,DRR16位数据接收寄存器DXR16位数据发送寄存器RSR接收移位寄存器XSR发送移位寄存器,串行口发送数据过程:,(1)将要发送的数据写到DXR(2)若XSR空（上一个字已串行传送到DX脚），则将DXR复制到XSR(3)一旦DXR中的数据复制到XSR后，就产生串行口发送中断XINT，通知CPU将新数据加载到DXR(4)在FSX和CLKX作用下，将XSR中的数据移到DX引脚输出,工作原理：,串行口接收数据过程:,(1)在FSR和CLKR作用下，来自DR引脚的数据移位至RSR(2)当RSR满时，“加载”信号将RSR内容复制到DRR(3)一旦RSR复制到DRR后，就产生串行口接收中断，通知CPU从DRR中读数(4)CPU从DRR中读取数据,控制：串行口控制寄存器（SPC),SPC有16个控制位，7位只读，9位可以读写。,串行口传送数据的一种接法:,DLB和MCM,缓冲串行口BSP：,缓冲串行口（BSP）由标准同步串口和一个自动缓冲单元(ABU）组成。ABU是一个附加的逻辑电路，它可以使串口独立于CPU的控制直接对C54x的内部存储器进行读写，这样可以使串口的传送开销减小，具有更快的数据传输速率。自动缓冲单元ABU传送和接收缓冲区是驻留在C54x内特定的2k字区域，起始地址和长度是可编程的可编程的串口时钟速率可选择时钟和帧同步信号的极性,BSP基本原理,内部结构图：,BSP的增强功能与ABU控制:,增强功能包括：可编程的串口时钟；可选择的时钟和帧同步信号的正负极性；8、10、12、16位传送；帧同步信号忽略等。在BSPCE寄存器的10个低有效位用于增强型功能的控制。而BSPCE的6个高有效位用于ABU的控制。,控制扩展寄存器BSPCE寄存器,缓冲串行口BSP可以传送不同字长的数据，通过BSPC的FO和BSPCE的FE来设置：,高6位,时分复用串行口TDM：,时分复用串行口TDM是将时间间隔分成若干个子时间段（每个子时间段16个TCLK），按事先规定，每一个时间段表示一个通信信道，C54XTDM最多可以有8个TDM信道可用（每128个TCLK有一个帧同步信号），每个器件可以用1个信道发送数据，用1个或多个信道接收数据。TDM串行口也有两种工作方式：非TDM方式和TDM方式，当工作在非TDM方式时，其功能与标准同步串行口是一样的。,TFRM、TCLK和TDAT与SP模式的帧同步信号、时钟信号和数据信号相同。TADD信号是地址信号，发送数据时，发送器件把目的地址在一个时间段的前8个TCLK送到TADD上，后8个TCLK送出高电平，接收器件在前8个TCLK采样TADD，而忽略后面8个TCLK。,当前正在传输的信道,下一个将要传输的信道,TDM=1为TDM方式,当前TADD线上的地址,McBSP的特点：（1）全双工通信；（2）拥有两级缓冲发送和三级缓冲接收数据寄存器，允许连续数据流传输；（3）为数据发送和接收提供独立的帧同步脉冲和时钟信号；（4）能够与工业标准的解码器、模拟接口芯片和串行A/D、D/A设备连接；（5）支持外部移位时钟或内部频率可编程移位时钟。此外，McBSP还具有以下特殊功能：（1）可以与T1/E1、IOM-2、SPI、AC97等兼容设备直接连接；（2）支持多通道发送和接收，每个串行口最多支持128通道；（3）串行字长度可选，包括8、12、16、20、24和32位；（4）支持-Law和A-Law数据压缩扩展；（5）进行8位数据传输时，可以选择LSB或MSB为起始位；（6）帧同步脉冲和时钟信号的极性可编程；（7）内部时钟和帧同步脉冲的产生可编程。,C54x的多通道缓冲串行口McBSP：,McBSP内部结构框图：,C5402-2C5410-3C5420-6,数据通道,外部时钟,控制通道,McBSP接口信号：,子地址寄存器的寻址原理：,只要把一个寄存器的子地址写到SPSA中，多路开关就把该寄存器与SPSD寄存器接通，这时只要访问SPSD就等于访问该寄存器。例如：如果把0000H写到SPSA0中（x=0），那么我们向0039H存储单元写入数据，就将数据直接写到SPCR10（x=0）中了。,例如：将McBSP0的控制寄存器清0SPSA0.set38h；定义McBSP0子地址寄存器SPSD0.set39h；定义McBSP0子地址数据寄存器SPCR10.set00h；定义SPCR10的子地址SPCR20.set01h；定义SPCR20的子地址STMSPCR10，SPSA0；将SPCR10的子地址写入SPSA0STM#0h，SPSD0；将0写入SPCR10STMSPCR20，SPSA0；将SPCR20的子地址写入SPSA0STM#0h，SPSD0；将0写入SPCR20,.set伪指令，给符号赋整数值.equ伪指令，给符号赋值，不能重复定义,(一）McBSP的配置与控制寄存器：McBSP的串口控制寄存器SPCR、接收控制寄存器RCR、发送控制寄存器XCR、采样率发生器寄存器SRGR都是两个16位寄存器，但是只有当接收/发送的字长超过16位(20位、24位和32位)时，才会用上。另外还有一个引脚控制寄存器PCR。,1.1、串口控制寄存器1SPCR1:,1.2、串口控制寄存器2SPCR2:,2、引脚控制寄存器PCR:,3.1、接收控制寄存器RCR1:,每帧多少字,每字多少位,3.2、接收控制寄存器RCR2:,双相位帧指相邻的帧可以接收不同字长的数据,4.1、发送控制寄存器XCR1:,每帧多少字,每字多少位,4.2、发送控制寄存器XCR2:,5.1、采样率产生器寄存器SRGR1:,5.2、采样率产生器寄存器SRGR2:,（二）McBSP多通道选择寄存器：,McBSP的多通道选择通过三组(6个)寄存器进行管理：多通道控制寄存器MCR1，2、发送通道使能寄存器XCERA/B、接收通道使能寄存器RCERA/B。McBSP的128个通道是分区分块控制的。,1.1多通道控制寄存器MCR1:,1.2多通道控制寄存器MCR2:,2接收通道使能寄存器RCER(A/B):,某一位为0则禁止接收某一位为1则允许接收,3发送通道使能寄存器XCER(A/B):,某一位为0则禁止发送某一位为1则允许发送,（三）McBSP数据的接收和发送:,在McBSP串口传送过程中，在包与包之间、传送与传送之间，有一定的串口不活动周期。每一次传送都会出现接收和发送的帧同步脉冲。,为了简化说明，后面假定下面条件成立：(R/X)FRLEN1=0b每帧1个字(R/X)WDLEN1=000b每字8位(R/X)FRLEN2和(R/X)WDLEN2不考虑(R/X)PHASE=0单相帧CLK(X/R)P=0接收数据在下降沿同步，发送数据在上升沿同步FS(R/X)P=0帧同步信号高电平有效(R/X)DATDLY=01b1bit数据延迟这些假定说明在使用McBSP之前需要先进行McBSP初始化。,时钟和帧同步工作方式（发送）：,XDATDLY=01b1bit数据延迟发送,CLKXP=0发送数据在上升沿同步,XDATDLY=10b2bit数据延迟发送,1、接收操作：*等待FSR变为有效，接收器在CLKR的第一个下降沿检测帧同步信号，经过RDATDLY设置的延迟后，DR引脚的数据进入RSR。*在每个字结尾的时钟上升沿，RSR的数据复制到RBR，然后下一个CLKR的下降沿，把RBR的数据复制到DRR中，并激活RRDY信号，表明DRR中有数据，CPU或DMA可以读取。*CPU或DMA从DRR中读取数据的操作，使得RRDY无效，表明DRR中暂无数据。,*,*RSR向RBR复制数据,*RBR向DRR复制数据,*DRR中的数据被读出,2、发送操作：,*一旦发送帧同步信号FSX出现，在XDATDLY设置的延迟后，发送移位寄存器XSR中的值被移出到DX引脚。*在每个字传输的最后一个时钟CLKX的下降沿，需要从DXR到XSR复制下一个数据，同时激活XRDY信号，表明DXR中可以写入下一个要发送的数据。*当DXR被CPU或DMA写入数据后，XRDY变为无效。,McBSP时钟和帧