TI系列DSP的I2C模塊配置與應用

i2c總線(xiàn)最早是由philips公司提出的串行通信接口規范，標準i2c總線(xiàn)只使用兩條線(xiàn)通信，能將多個(gè)具有i2c接口的設備連接，進(jìn)行可靠的通信，連接到同一總線(xiàn)的i2c器件數量，只受總線(xiàn)最大電容400pf的限制，而且最高通信速率可以達到3.4mb/s，由于i2c接口簡(jiǎn)單，使用方便，被很多芯片采用，成為一種廣泛應用的接口[1]。

dsp即數字信號處理器，是一種廣泛應用的嵌入式處理器，主要應用是實(shí)時(shí)快速地實(shí)現各種數字信號處理算法，目前，國際主要的dsp供應商是ti公司，其tms32系列產(chǎn)品占據了dsp市場(chǎng)近一半的份額，為了用戶(hù)能方便快捷的進(jìn)行系統的開(kāi)發(fā)與集成，ti公司在一些型號的dsp中集成了i2c通信模塊，本文以tms320c6713為例，使用ti公司dsp開(kāi)發(fā)工具ccs2.2提供的csl（chip support lib，片級支持庫）配置i2c模塊。

圖像采集和處理是dsp應用的一個(gè)重要領(lǐng)域，本文結合作者開(kāi)發(fā)的基于dsp的圖像采集、處理系統、以cmos圖像采集芯片ov7620為例，介紹dsp芯片通過(guò)i2c模塊對i2c設備進(jìn)行配置的過(guò)程。

1 ti公司帶i2c接口的dsp

在嵌入式系統開(kāi)發(fā)過(guò)程中，如果處理器沒(méi)有i2c接口而系統中又存在i2c器件時(shí)，通用的辦法是利用處理器的兩根引腳分別模擬sda和scl信號，并利用程序模擬接口，這種方法的通用性好，靈活可靠，但是移植性差，不同型號的處理器需要不同的程序，盡管在網(wǎng)上能夠下載到這類(lèi)程序的源代碼，但是進(jìn)行程序移植仍會(huì )浪費開(kāi)發(fā)人員大量的時(shí)間，而且使得程序變得龐大，不易維護。

為了用戶(hù)能方便快捷地進(jìn)行系統的開(kāi)發(fā)與集成，ti公司在一些型號的dsp中集成了i2c通信模塊，例如tms320c6713、tms320c6416、tms320c5509等。

tms320c6713是一款高性能浮點(diǎn)dsp，內部集成2個(gè)i2c接口：i2c0和i2c1。其中，i2c1的引腳與mcbsp1（multichannel buffered serial port 1，多通道緩存串口1）的引腳復用，默認情況下是激活mcbsp1，使用i2c1必須將寄存器devcfg的最低位置1[2，3]。i2c模塊的結構如圖1所示。

i2cdxr是發(fā)送緩存，i2cxsr是發(fā)送移位寄存器?？偩€(xiàn)上的數據送到i2cdxr之后，被拷貝到i2cxsr，按位移出，送到sda，先移出的位是最高位。i2cdrr與i2crsr分別是接收緩存和接收移位寄存器，負責將sda上的數據移入，合并成字節后，放到接收緩存，并將數據發(fā)送到數據總線(xiàn)。

i2c模塊有5種狀態(tài)會(huì )產(chǎn)生中斷信號，作為中斷源提供給dsp中斷系統調用，這5種狀態(tài)是：準確好發(fā)送數據、準確好接收數據、可以訪(fǎng)問(wèn)寄存器、主機沒(méi)收到響應信號和總線(xiàn)仲裁失敗。因為i2c模塊能夠提供中斷信號，可以編制中斷處理函數，中斷中相應i2c事件，確保了響應的實(shí)時(shí)性。

i2c模擬還可以與edma（enhanced direct memory access，增強型內存直接訪(fǎng)問(wèn)）配合工作。當數據由i2cdxr拷貝到i2cxsr或由i2crsr拷貝到i2cdrr時(shí)，都會(huì )觸發(fā)edma操作，edma會(huì )發(fā)送下一個(gè)數據或讀取收到的數據。由于edma操作不占用dsp處理時(shí)間，可以大大提高dsp的運算速度，避免流水線(xiàn)被不停的打斷，因此，如果使用i2c模塊與外設進(jìn)行數據量比較大的數據交換，比如，將緩存中的大量數據保存到i2c接口的flash中，可以使用edma操作，如果交換的數據量比較小，而對實(shí)時(shí)性比較高，比如，接收i2c接口傳感器的采集數據，可以采用dsp中斷的方式；如果交換的數據量比較小，對實(shí)時(shí)性要求又不高，比如，對i2c設備進(jìn)行設置，則可以使用dsp查詢(xún)狀態(tài)位的方式，本文例程使用i2c模塊配置ov7620，采用查詢(xún)方式。

為使i2c模塊正常工作，必須為其提供驅動(dòng)時(shí)鐘，在tms320c6713中，i2c模塊的時(shí)鐘由系統時(shí)鐘經(jīng)分頻得到，如圖2所示。

外接時(shí)鐘為dsp系統的外接時(shí)鐘，本文設計的系統時(shí)鐘頻率為25mhz，pll為系統的鎖相環(huán)，先對外接時(shí)鐘分頻，再倍頻，鎖定時(shí)鐘，然后按照不同的分頻系數，分出三個(gè)時(shí)鐘，供tms320c6713使用，其中的一個(gè)輸出到i2c模塊，i2c模塊先根據ipsc的值將時(shí)鐘預分頻，分頻后的時(shí)鐘供i2c模塊使用，同時(shí)，根據iccl與icch的值再將時(shí)鐘分頻，分別控制scl的低電平與高電平周期，scl的頻率為

在配置i2c模塊之前，必須配置pll。tms320c6713的i2c不支持高速模式，一般配置在標準模式下。

2 使用csl配置i2c模塊

對i2c模塊的控制是通過(guò)操作控制/狀態(tài)寄存器組實(shí)現的。tms320c6713的寄存器映射到地址空間，可以通過(guò)地址操作直接讀寫(xiě)寄存器，如
＃define i2cmdr0 0x01b40024
＊（volatile unsigned int ＊）i2cmdr0＆＝～0x20；

通過(guò)地址操作讀寫(xiě)寄存器，語(yǔ)法簡(jiǎn)單，編譯效率高，但是程序的可讀性和可移植性差，不易維護。

在dsp應用系統中，一般會(huì )涉及到大量dsp器件，特別是片上外設的編程處理工作，在開(kāi)發(fā)初期消耗了開(kāi)發(fā)人員較多精力，ti公司在開(kāi)發(fā)環(huán)境ccs中，提供了csl。多數csl模塊都由對應的函數、宏、類(lèi)和表示符號組成?？梢院?jiǎn)單方便地完成對dsp器件片上外設配置和控制的編程工作，從而簡(jiǎn)化dsp片上外設開(kāi)發(fā)工作，縮短了開(kāi)發(fā)周期，具有標準化控制和管理片上外設的能力，減少了dsp硬件特殊性對用戶(hù)程序代碼的影響，方便用戶(hù)在不同器件間進(jìn)行代碼移植。但是使用csl進(jìn)行外設控制對用戶(hù)代碼執行效率可能會(huì )造成一些影響[4]。

本文先給出配置pll的程序，再給出配置i2c模塊的程序，因為dsp電路板的時(shí)鐘并不相同，pll配置程序并不具有很強的可移植性，同時(shí)為了提高編譯、執行效率，配置pll的程序采用直接地址操作的方式，寄存器的宏定義請參考相應的dsp數據手冊。本例程參考了文獻[2]，dsp系統的外接時(shí)鐘為25mhz。

注意，dsp系統的內部時(shí)鐘大部分來(lái)自于pll，pll設置程序必須放在全部的最前面，只有對pll配置成功，系統才能正常的工作。

提供時(shí)鐘之后，可以對i2c模塊進(jìn)行配置。本文將i2c0配制成主機發(fā)送模式，工作頻率為100khz，非連續發(fā)送，7位地址。因為本程序是為配置ov7620作準備，所以并沒(méi)有使用edma與dsp中斷。

注意，i2c0在發(fā)送一個(gè)字節后，自動(dòng)緩緩到主機接收模式，為了驗證i2c0工作是否正常，可以將i2c0與i2c1環(huán)接。

本例程只提供配置i2c模塊所需的頭文件。

3 使用i2c模塊配置ov7620

omnivision公司推出的cmos彩色圖像傳感器ov7620，最大分辨率為664×492，不但能工作在逐行掃描方式下，也能工作在隔行掃描方式下，可通過(guò)i2c總線(xiàn)配置片內寄存器，以使其輸出rgb原始數據，本文設計的系統加電復位后，先由tms320c6713產(chǎn)生i2c總線(xiàn)信號來(lái)對ov7620工作寄存器進(jìn)行初始化，然后ov7620即可開(kāi)始按要求輸出圖像信號，包括行同步信號href、場(chǎng)同步信號vsync、像素時(shí)鐘信號pclk和數字圖像信號[5]。dsp通過(guò)edma接收原始圖像數據，進(jìn)行中值濾波，去掉噪聲，再進(jìn)行有關(guān)的圖象處理，下面給出ov7620的初始化程序。

ov7620initial（）函數的4個(gè)參數分別為cmos感光區域起始點(diǎn)和區域范圍，i2c_setov7620（）為自定義的函數，通過(guò)i2c發(fā)送兩個(gè)數據，第一個(gè)數據為ov7620的寄存器地址，第二個(gè)數據為寄存器內容。

4 結論

本文介紹了i2c總線(xiàn)規范，以tms320c6713為例，說(shuō)明ti一些dsp中i2c模塊的結果及各部分的功能，介紹了如何配置dsp的pll及系統時(shí)鐘；給出了開(kāi)發(fā)環(huán)境ccs中csl的使用方法，對tms320c6713的i2c模塊進(jìn)行了配置，對ov7620進(jìn)行了配置。