ADSP-218X的IDMA接口自舉設計
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摘要：介紹ADSP-218X系列DSP芯片的IDMA接口的自舉設計與應用。硬件方面介紹ADSP-218X的IDMA接口特點(diǎn)以及它與主機的連接方式；軟件方面介紹如何DSP的程序與主機程序代碼結合起來(lái)，并由主機通過(guò)IDMA接口與ADSP-218X下載程序。此種方法可簡(jiǎn)化系統設計 ，降低成本。
關(guān)鍵詞：DSP ADSP-218X IDMA 主機 自舉
隨著(zhù)DSP芯片技術(shù)的發(fā)展，其種類(lèi)和型號日益增多。ADI公司推出了ADSP-218X系列16位定點(diǎn)DSP，它的IDMA接口極具特色。
1 IDMA接口介紹
IDMA接口是一個(gè)并行的I/O接口， 主機可通過(guò)IDMA接口為DSP下載程序、讀/寫(xiě)DSP的內部存儲器。下面簡(jiǎn)稱(chēng)ADSP-218X為218X。IDMA接口的讀/寫(xiě)訪(fǎng)問(wèn)是完全異步的。也就是說(shuō)在DSP全速運行時(shí)，主機可訪(fǎng)問(wèn)DSP的內部程序空間和數據空間。
IDMA接口引腳定義如表1所列。其中I/O是針對DSP來(lái)說(shuō)的，I是輸入信號，O是輸出信號。
表1 IDMA接口引腳定義
| 引腳名 | I/O | 功 能 描 述 |
| IS | I | IDMA接口片選信號 |
| IRD | I | IDMA接口讀信號。當IS和IRD同時(shí)有效時(shí)，開(kāi)始一個(gè)IDMA讀周期 |
| IWR | I | IDMA接口寫(xiě)信號。當IS和IWR同時(shí)有效時(shí)，開(kāi)始一個(gè)IDMA寫(xiě)周期 |
| IAL | I | IDMA接口地址鎖存信號。當IS和IAL同時(shí)有效時(shí)，開(kāi)始一個(gè)IDMA地址鎖存序列。此時(shí)主機應將訪(fǎng)問(wèn)IDMA的起臺地址送到IAD0～15上 |
| IACK | O | IDMA接口允許訪(fǎng)問(wèn)的確認信號 |
| IAD0～15 | I/O | IDMA接口的16位地址/數據總線(xiàn) |
當IS與IAL同時(shí)有效時(shí)，218X將IAD0～15總線(xiàn)上的地址寫(xiě)入IDMA控制寄存器。雖然主機送到IAD0～15上的是數據，但對218X來(lái)說(shuō)，它是要鎖存的地址。該地址的位14是主機通知218X它要訪(fǎng)問(wèn)的是程序空間（PM）還是數據空間（DM），而位0～13是它要訪(fǎng)問(wèn)的存儲器的起始地址。主機第一次訪(fǎng)問(wèn)218X的地址就是IDMA控制寄存器所保存的地址，以后每訪(fǎng)問(wèn)一次，就在該地址值的基礎上再加1。這個(gè)工作由218X自動(dòng)完成，直到主機通過(guò)IAL和IS鎖存新的地址。IDMA控制寄存器定義如圖1所示。
主機只要先通知218X它要訪(fǎng)問(wèn)的是程序空間還是數據空間以及要訪(fǎng)問(wèn)的起始地址，以后就可以連續讀寫(xiě)一段空間的數據。至于218X是如何實(shí)現的，對主機來(lái)說(shuō)是透明的。
2 218X與主機的IDMA接口設計
下面介紹218X如何通過(guò)IDMA接口自舉的系統設計。這樣可以減少一個(gè)程序片，讓218X與主機共用一個(gè)程序片。
ADSP-218X有多種型號。不同型號的DSP處理器，要設置不同的模式引腳，才能達到IDMA自舉功能。對ADSP-2181和ADSP-2183來(lái)說(shuō)，要分別設置模式引腳MMAP=0，引腳BMODE=1。對于其它型號的ADSP-218X芯片來(lái)說(shuō)，模式引腳分別設置為Mode A=1，Mode=1，Mode C=0。如果該型號的218X還有模式引腳Mode D的話(huà)，要設置為0。模式引腳如此設置，表示218X是通過(guò)IDMA接口進(jìn)行自舉的。
圖1
218X占用主機的一個(gè)片選信號。對于主機來(lái)說(shuō)，218X只占用兩個(gè)I/O地址空間，一個(gè)是控制端口地址（此時(shí)IAL為1），另一個(gè)是數據端口地址（此時(shí)IAL為0），因此可將主機的地址線(xiàn)A1與218X的IAL相連。而218X的IACK與主機的一個(gè)輸入引腳相連，主機通過(guò)查詢(xún)它來(lái)判斷218X是否繁忙。其它信號接線(xiàn)如圖2所示。
3 218X程序與主機程序的連接
目前大多數主機系統提供C編譯器，因此主機采用C語(yǔ)言進(jìn)行編程，既便于理解又具有實(shí)用價(jià)值。本文以ADSP-2185為例說(shuō)明如何將218X目標代碼鏈接到主機源程序中。
218X程序編完后，用ADI公司提供的VisualDSP++ for 21xx軟件將它編譯生成218X的目標文件，后綴名為DEX。在VisualDSP++ for 21xx軟件中的還有一個(gè)轉換工具elfsp121，它將218X目標代碼轉換成便于IDMA下載的文件。如果218X的目標文件為EXAMPLE1.DEX，可以按下面格式調用。
c:EXAMPLE1.DXE DSP.OUT -idma
其中的開(kāi)關(guān)-idma表示要將EXAMPLE1.DXE轉換為IDMA下載格式，輸出文件為DSP.OUT。下面簡(jiǎn)單地表示一下DSP.OUT文件格式。
0040
4000
FFFF
FFFE
…
可以看出它不是C語(yǔ)言格式，因此要將DSP.OUT改寫(xiě)成DSP.H。它內含C語(yǔ)言格式的常量數組，供主機下載程序代碼到218X使其自舉。
下面對DSP.H文件內容進(jìn)行編寫(xiě)，并分析其結構。
注：在←及以后的內容DSP.H文件中是沒(méi)有的，只是幫助說(shuō)明。
#define MAX_CODE_LEN 257
unsigned short DSP_ROM_CODE[MAX_CODE_LEN]={←32位機使用short,而16位機要將short改為int 0x0040, ←當前一段要下載的代碼長(cháng)度為0x40，不包含IDMA控制字
0x4000, ←IDMA控制字。先初始化數據空間，地址為數據空間的0x0000，其中4表示訪(fǎng)問(wèn)的是DM數據空間
0xFFFF, ←第一個(gè)數據字
0xFFFE, ←第二個(gè)數據字
…………
0x001F，←第0x40個(gè)數據字
0x00B8，←當前一段要下載的代碼長(cháng)度
0x0001，←IDMA控制字。下面下載程序代碼至PM程序空間，起始地址為0x0001
0x0000，←第1個(gè)程序代碼的高16位一個(gè)程序代碼由24位的字組成，因此要下載兩個(gè)字
0x0000，←第1個(gè)程序代碼的低8位
…………
0x000F，←最后一個(gè)程序代碼的低8位，相當于下載的第0xB8個(gè)程序字
0x0002，←當前段長(cháng)度為2，218X的IDMA口程序下載最后是對程序空間地址0寫(xiě)代碼。
0x0000, ←IDMA控制字。下載程序代碼至PM程序空間，起始地址為0x0000，一寫(xiě)完，218X就開(kāi)始運行程序
0x1803,
0x000F,
0xffff};←0xffff表示下面沒(méi)有數據要主機下載了
從上面描述可以看出，主機下載218X程序時(shí)，要多個(gè)段。如果218X程序在數據空間定義了常量數組，就要先下載數據段，然后下載程序段最后再對程序空間地址0x0000寫(xiě)代碼。如果218X工作在IDMA接口自舉模式下，在系統復位后，218X并不執行程序。一旦主機對程序空間地址0x0000寫(xiě)了代碼，218X才開(kāi)始運行程序。
4 主機下載218X程序
在主機的C程序中，將DSP.H作為頭文件，DSP_ROM_CODE是填充218X程序的常量數組，數組長(cháng)度由MAX_CODE_LEN宏定義。由主機將DSP_ROM_CODE中的數據按其格式下載到218X中。這樣主機源泉程序無(wú)需修改。下面給出主機下載218X程序的主要程序。
對主機來(lái)說(shuō)，DSP_ADDR是218X的控制端口地址，注意其地址A1為1；DSP_DATA是218X的數據端口，地址A1為0。這是因為A1接218X的IAL引腳。
#define DSP_ADDR (*(volatile unsigned short *)0x300002
#define DSP_DATA (*(volatile unsigned short*)0x300000)
//功能：判斷218X的IACK信號是否有效。主機每進(jìn)行一次IDMA訪(fǎng)問(wèn)前都要先判IACK。
Void wait_ack(void)
{unsigned char ch;
while(1)/*查詢(xún)I/O口，判斷IACK是否為低，為低則已獲利218X確認，退出*/
{ch=SIM_PORTF;
if((ch 0x20)!=0x20)break;
}
}
//功能：完成218X程序下載
void DownCodeToDSP(void)
{unsigned short iCount,ip,idata;
ip=0;
while(1)
{iCount=DSP_ROM_CODE[ip++];//讀要寫(xiě)的字節數
if(iCount==0xffff)break;
//當字節數為0xffff時(shí)，218X所有段都已下載完成，結束下載wait_ack()；
DSP_ADDR=DSP_ROM_CODE[ip++];
//向218X的IDMA口寫(xiě)起始地址
while(iCount) //此循環(huán)完成寫(xiě)一個(gè)段
{idata=DSP_ROM_CODE[ip++];
//向218X的IDMA口數據或程序代碼
DSP_DATA=idata;
wait_ack();
iCount--;}
}
}
一般單片機的計算功能，特別是乘、除法性能比較差，開(kāi)發(fā)人員可根據自己所要設計的系統的要求，選擇相應的主機CPU。要求至少是16位的單片機，因為IDMA接口為16位的地址/數據總線(xiàn)。在程序功能的分配上，讓主機完成一些復雜的邏輯運算、通信等功能，主機通過(guò)IDMA接口與218X相連；由218X完成極為耗時(shí)的乘、除法計算。主機通過(guò)IDMA接口為218X下載程序，減少了218X的程序片；雙方通過(guò)IDMA接口交換數據，這又減少了218X與主機之間的雙口RAM。對于主機來(lái)說(shuō)，218X只不過(guò)是一個(gè)計算協(xié)處理器，系統設計成本低而又極為簡(jiǎn)潔。
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