基于PSoC3的多通訊接口時(shí)的DMA設計

　　通過(guò)拖曳到原理圖編輯器可以放置DMA 模塊，每次拖曳的DMA 會(huì )使用一個(gè)通道。DMA 模塊的輸入輸出地址等需要在代碼中進(jìn)行配置，而通過(guò)原理圖配置的都是控制管腳和控制信息。在原理圖上DMA 模塊的表現如下圖7 所示。

圖7 DMA 模塊

　　它的輸入輸出的管腳共有三個(gè)。

　　nrq - 輸出管腳。該管教用于表征DMA的傳輸完成，用來(lái)通知中斷控制器產(chǎn)生中斷或者用來(lái)觸發(fā)其他邏輯。當完成傳輸之后DMA會(huì )生成一個(gè)2個(gè)總線(xiàn)周期的脈沖。

　　drq - 輸入管腳(可選)。該管腳是可選管腳，只有在觸發(fā)條件選擇為硬件的時(shí)候才可見(jiàn)。該管腳可以連接到產(chǎn)生DMA事務(wù)請求的模塊，觸發(fā)條件可以配置成電平觸發(fā)或邊沿觸發(fā)。

　　trq - 輸入管腳(可選)。該管腳是可選管腳，只有在結束條件選為硬件時(shí)才可見(jiàn)。該管腳觸發(fā)之后，DMA會(huì )停止數據傳輸。

　　在配置完成硬件連接以后，使用配置向導來(lái)完成對DMA的如下參數的配置:

　　·Byte Per Burst - 每次執行Burst傳輸傳送的字節數

　　·Transaction Descriptor 的數量

　　·Endian (Big / Little)的配置

　　·傳輸的字節數

　　·目標地址

　　·源地址

　　·地址遞增模式

　　·TD連接模式

　　在PSoC Creator中打開(kāi)DMA向導，選擇要配置的DMA，進(jìn)入第一個(gè)頁(yè)面如圖8所示。

圖8 DMA 向導1-配置

　　該界面主要配置目標和源地址的范圍。支持地址段在SRAM,FLASH,EEPROM中。其次是配置Burst的字節數以及該DMA中的事務(wù)描述符的數量和連接關(guān)系。在完成該步驟之后，會(huì )進(jìn)入下個(gè)配置界面，主要配置其他的詳細參數。如圖9 所示。

圖9 DMA詳細配置

　　在圖9中輸入事務(wù)描述符號的參數。其中最為常用而且重要的參數包括：源地址，目標地址，地址遞增模式，以及事務(wù)描述符的連接模式。在完成該步驟之后，點(diǎn)擊下一步，就會(huì )生成相應的配置代碼，如圖10所示。

圖10 DMA 生成代碼

　　復制上述代碼到程序的初始化模塊中，并對需要的地方進(jìn)行細微的修改，就可以完成DMA的初始化。在程序運行時(shí)，DMA會(huì )根據請求自動(dòng)把數據從源地址搬運到目標地址。

　　3.2 DMA應用于多通訊端口實(shí)例

　　DMA的數據傳輸可以極大提高基于PSoC3系統的吞吐率。以一個(gè)系統為例，該系統通過(guò)SPI接收別的系統的輸入，并通過(guò)UART傳送到主機系統中。圖11給出了基于傳統MCU和基于PSoC3 DMA的兩種程序流程圖進(jìn)行比較（不考慮兩種傳送速率不匹配的情況）。

圖11 (a) 傳統MCU設計 (b) PSoC3 DMA的設計

　　傳統的MCU需要初始化SPI和UART通訊模塊，并配置兩者的中斷。當SPI的Buffer滿(mǎn)了之后，就產(chǎn)生中斷，中斷程序首先中止新的SPI傳輸，然后檢測UART的Buffer，如果不為空就等待舊的數據傳送完。為空之后就把SPI的數據復制到TX Buffer 并打開(kāi)SPI接收后續數據。

　　基于PSoC3 DMA的設計中，可以基于原理圖實(shí)現上述的邏輯。如圖12所示。

圖12 系統邏輯圖

　　當SPI的Full信號和UART的Empty信號同時(shí)有效的時(shí)候，觸發(fā)DMA傳輸，把SPI Buffer中的數據傳送到UART的Buffer中。不需要CPU的干預就能夠完成多通訊口之間的數據共享。

　　該通訊實(shí)例只是為了表明DMA在多通訊端口數據傳輸中的作用。在實(shí)際的實(shí)現中，DMA可以操作的通訊端口包括：

　　·USB的端點(diǎn)

　　·UART的Buffer

　　·SPI的Buffer

　　·I2S的Buffer

　　·其他各種自定義的通訊協(xié)議

　　通過(guò)DMA可以高效的實(shí)現通訊接口之間的如下操作：

　　·各通訊端口之間的數據搬移

　　·通訊端口Buffer到PSoC3數字和模擬模塊之間的傳輸

　　·通訊端口Buffer自動(dòng)存放到內存之中

　　·內存到通訊口的數據搬移

　　·數字、模擬模塊到通訊口的數據搬移

　　四、 總結

　　Cypress PSoC3處理器集成了多種可編程的數字模擬資源以及布線(xiàn)資源，以及一些專(zhuān)用的通訊和控制設備，可以極大地方便各種嵌入式系統的應用。PSoC Creator作為PSoC3的開(kāi)發(fā)工具，能夠提供基于原理圖，功能組件的設計模式。使得用戶(hù)能夠用簡(jiǎn)單有效的方式來(lái)完成復雜的可編程系統設計。

　　通訊作為嵌入式系統的重要部分，在傳統設計中需要占用一定的CPU時(shí)間來(lái)處理。本文介紹的基于PSoC3的新設計方式，采用DMA高效的處理嵌入式系統通訊而不占用CPU處理時(shí)間，同時(shí)還可以基于PSoC3的靈活配置實(shí)現多路DMA并行操作以降低系統硬件成本。這種新方式能夠極大地提高基于PSoC3系統的吞吐能力和系統運行效率。