第11章多通道緩沖串行口(McBSP)

1、周鵬周鵬 安徽工程安徽工程大學(xué)大學(xué)電氣工程電氣工程學(xué)院學(xué)院11.1 McBSP接口概述接口概述 11.1.1 McBSP的結(jié)構(gòu)與特點的結(jié)構(gòu)與特點 11.1.2 McBSP的信號總結(jié)的信號總結(jié) 11.1.3 McBSP的寄存器的寄存器11.2 McBSP的工作方式的工作方式 11.2.1 McBSP數(shù)據(jù)傳輸?shù)母袷綌?shù)據(jù)傳輸?shù)母袷?11.2.2 McBSP數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程 11.2.3 McBSP產(chǎn)生的中斷和產(chǎn)生的中斷和FIFO事件事件 11.2.4 McBSP多通道選擇模式多通道選擇模式 11.2.5 McBSP配置成配置成SPI接口接口 11.2.6 McBSP的初始化的初始化 周鵬

2、周鵬 安徽工程安徽工程大學(xué)大學(xué)電氣工程電氣工程學(xué)院學(xué)院 TMS320F2812的多通道緩沖串口（的多通道緩沖串口（McBSP），），為為DSP和與和與McBSP兼容的設(shè)備（例如兼容的設(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，連接的串行數(shù)據(jù)接口。此外，McBSP能夠同步地發(fā)能夠同步地發(fā)送和接收送和接收8/16/32位串行數(shù)據(jù)。位串行數(shù)據(jù)。 本章主要介紹本章主要介紹McBSP的結(jié)構(gòu)特點以及工作方式的結(jié)構(gòu)特點以及工作方式等內(nèi)容。等內(nèi)容。 周鵬周鵬 安徽工程安徽工程大學(xué)大學(xué)電氣工程電氣工程學(xué)院學(xué)院11.

3、1 McBSP接口概述接口概述（1）與）與TMS320C54x/TMS320C55x DSP器件內(nèi)的器件內(nèi)的McBSP兼容，除兼容，除DMA功能之外。功能之外。（2）全雙工通信方式。）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。）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)。）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。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。）多通道選擇模式，允許用戶控制任意通道的傳輸。（7）用）用2個個16級、級、32位的位的FIFO代替了代替了DMA

4、（直接存儲器存取單（直接存儲器存取單元）。元）。（8）支持）支持A-bis模式。模式。（9）支持與工業(yè)標準的多媒體數(shù)字信號編解碼器、模擬接口芯）支持與工業(yè)標準的多媒體數(shù)字信號編解碼器、模擬接口芯片（片（AICs）及其它串行接口的）及其它串行接口的A/D和和D/A設(shè)備的直接連接。設(shè)備的直接連接。11.1.1 McBSP的結(jié)構(gòu)與特點的結(jié)構(gòu)與特點周鵬周鵬 安徽工程安徽工程大學(xué)大學(xué)電氣工程電氣工程學(xué)院學(xué)院（10）支持產(chǎn)生外部時鐘信號和幀同步信號。）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)）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。生器。（1

5、2）可編程的內(nèi)部時鐘和幀發(fā)生器。）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。）可編程的幀同步和數(shù)據(jù)時鐘的極性。（14）支持）支持SPI設(shè)備。設(shè)備。（15）支持部分）支持部分T1/E1接口，可直接與下列設(shè)備接口：接口，可直接與下列設(shè)備接口：T1/E1幀幀調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)器、MVIP開關(guān)兼容和開關(guān)兼容和ST-BUS適應(yīng)的設(shè)備（包括適應(yīng)的設(shè)備（包括MVIP幀調(diào)節(jié)器、幀調(diào)節(jié)器、H.100幀調(diào)節(jié)器和幀調(diào)節(jié)器和SCSA幀調(diào)節(jié)器）、幀調(diào)節(jié)器）、IOM-2兼容兼容設(shè)備、設(shè)備、AC97兼容設(shè)備（提供所需的多相位幀同步功能）、兼容設(shè)備（提供所需的多相位幀同步功能）、IIS兼容設(shè)備及兼容設(shè)備及

6、SPI設(shè)備等。設(shè)備等。（16）多種數(shù)據(jù)位可選擇：）多種數(shù)據(jù)位可選擇：8、12、16、20、24和和32位。位。（17）數(shù)據(jù)傳輸時可選擇首先發(fā)送）數(shù)據(jù)傳輸時可選擇首先發(fā)送/接收高接收高8位或低位或低8位。位。 周鵬周鵬 安徽工程安徽工程大學(xué)大學(xué)電氣工程電氣工程學(xué)院學(xué)院圖圖11-1 11-1 帶帶FIFOFIFO的的McBSPMcBSP模塊的功能框圖模塊的功能框圖 周鵬周鵬 安徽工程安徽工程大學(xué)大學(xué)電氣工程電氣工程學(xué)院學(xué)院 McBSP包含包含2個數(shù)據(jù)通道和個數(shù)據(jù)通道和1個控制通道，它們通過個控制通道，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)通道和控個引腳連接到外部設(shè)備，為外部設(shè)備提供了

7、數(shù)據(jù)通道和控制通道。制通道。McBSP通過發(fā)送引腳（通過發(fā)送引腳（MDXA）發(fā)送數(shù)據(jù)，通）發(fā)送數(shù)據(jù)，通過接收引腳（過接收引腳（MDRA）接收數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)）接收數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)DSP與外部設(shè)與外部設(shè)備的通信和數(shù)據(jù)交換。由引腳發(fā)送時鐘（備的通信和數(shù)據(jù)交換。由引腳發(fā)送時鐘（MCLKXA）、）、接收時鐘（接收時鐘（MCLKRA）、發(fā)送幀同步（）、發(fā)送幀同步（MFSXA）和接收）和接收幀同步（幀同步（MFSRA）來控制）來控制McBSP的時鐘和幀同步。的時鐘和幀同步。McBSP的接口信號如表的接口信號如表11-1所示。所示。 11.1.2 McBSP的信號總結(jié)的信號總結(jié)周鵬周鵬 安徽工程安徽工程大學(xué)大學(xué)

8、電氣工程電氣工程學(xué)院學(xué)院周鵬周鵬 安徽工程安徽工程大學(xué)大學(xué)電氣工程電氣工程學(xué)院學(xué)院 McBSP使用的寄存器很多，其中數(shù)據(jù)接收寄存器使用的寄存器很多，其中數(shù)據(jù)接收寄存器DRR、數(shù)據(jù)接收緩沖寄存器數(shù)據(jù)接收緩沖寄存器RBR和數(shù)據(jù)接收移位寄存器和數(shù)據(jù)接收移位寄存器RSR用于數(shù)用于數(shù)據(jù)接收；而數(shù)據(jù)發(fā)送寄存器據(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。每個用于數(shù)據(jù)發(fā)送。每個McBSP的數(shù)據(jù)寄存器（的數(shù)據(jù)寄存器（DRR1、DRR2、DXR1和和DXR2）都連接了一個）都連接了一個1616位（位（16級）的級）的FIFO，該該FIFO寄存器的頂部寄存器與非寄存器的

9、頂部寄存器與非FIFO模式下的數(shù)據(jù)寄存器模式下的數(shù)據(jù)寄存器公用一個地址。公用一個地址。 另外，需要用戶注意的是，如果串行數(shù)據(jù)的字長為另外，需要用戶注意的是，如果串行數(shù)據(jù)的字長為8位、位、12位或位或16位時，數(shù)據(jù)接收寄存器位時，數(shù)據(jù)接收寄存器2（DRR2）、數(shù)據(jù)接收緩沖）、數(shù)據(jù)接收緩沖寄存器寄存器2（RBR2）、數(shù)據(jù)接收移位寄存器）、數(shù)據(jù)接收移位寄存器2（RSR2）、數(shù)據(jù)）、數(shù)據(jù)發(fā)送寄存器發(fā)送寄存器2（DXR2）和數(shù)據(jù)發(fā)送移位寄存器）和數(shù)據(jù)發(fā)送移位寄存器2（XSR2）不）不會被使用；而當(dāng)串行數(shù)據(jù)的字長大于會被使用；而當(dāng)串行數(shù)據(jù)的字長大于16位時，這些寄存器用位時，這些寄存器用于保存高位數(shù)據(jù)。于

10、保存高位數(shù)據(jù)。McBSP的其余寄存器主要用于控制的其余寄存器主要用于控制McBSP的各種操作。的各種操作。McBSP寄存器一覽表如表寄存器一覽表如表11-2所示。所示。 11.1.3 McBSP的寄存器的寄存器周鵬周鵬 安徽工程安徽工程大學(xué)大學(xué)電氣工程電氣工程學(xué)院學(xué)院周鵬周鵬 安徽工程安徽工程大學(xué)大學(xué)電氣工程電氣工程學(xué)院學(xué)院周鵬周鵬 安徽工程安徽工程大學(xué)大學(xué)電氣工程電氣工程學(xué)院學(xué)院周鵬周鵬 安徽工程安徽工程大學(xué)大學(xué)電氣工程電氣工程學(xué)院學(xué)院周鵬周鵬 安徽工程安徽工程大學(xué)大學(xué)電氣工程電氣工程學(xué)院學(xué)院 本節(jié)簡要介紹本節(jié)簡要介紹McBSP數(shù)據(jù)傳輸?shù)母袷郊皵?shù)據(jù)傳輸?shù)倪^數(shù)據(jù)傳輸?shù)母袷郊皵?shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程、程、

11、McBSP中斷和中斷和FIFO事件、多通道模式、事件、多通道模式、McBSP配置成配置成SPI接口以及接口以及McBSP的初始化等內(nèi)容，有關(guān)于本節(jié)詳細內(nèi)容的初始化等內(nèi)容，有關(guān)于本節(jié)詳細內(nèi)容用戶可參考本書所列出的參考文獻用戶可參考本書所列出的參考文獻19。11.2 McBSP的工作方式的工作方式周鵬周鵬 安徽工程安徽工程大學(xué)大學(xué)電氣工程電氣工程學(xué)院學(xué)院 McBSP的移位寄存器（的移位寄存器（RSR或或XSR）和數(shù)據(jù)引腳）和數(shù)據(jù)引腳（MDRA或或MDXA）之間的位傳輸是分組傳輸?shù)?，每一組稱）之間的位傳輸是分組傳輸?shù)模恳唤M稱為串行字（為串行字（Serial Word），用戶可自行定義串行字的位數(shù)。

12、），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)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)。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。連續(xù)傳輸實現(xiàn)的，但在幀與幀之間允許暫停。 接收幀同步信號接收幀同步信號MFSRA啟動啟動MDRA引腳上的幀傳輸，引腳上的幀傳輸，發(fā)送幀同步信號發(fā)送幀同步信號MFSXA啟動啟動MDXA引腳上的幀傳輸。幀同步引腳上的幀傳輸。幀同步信號由信號由McBSP外部引腳（外部引腳（MFSRA或或MFSXA）或由）或由McBSP內(nèi)內(nèi)部產(chǎn)

13、生。當(dāng)產(chǎn)生一個幀同步信號時，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)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，送一幀數(shù)據(jù)，下一個幀同步信號來時，McBSP就開始接收或就開始接收或發(fā)送第二幀，依此類推。傳輸發(fā)送第二幀，依此類推。傳輸1個字的數(shù)據(jù)幀的時序圖如圖個字的數(shù)據(jù)幀的時序圖如圖11-2所示。所示。 11.2.1 McBSP數(shù)據(jù)傳輸?shù)母袷綌?shù)據(jù)傳輸?shù)母袷街荠i周鵬 安徽工程安徽工程大學(xué)大學(xué)電氣工程電氣工程學(xué)院學(xué)院圖圖11-2 111-2 1個字的數(shù)據(jù)幀傳輸?shù)臅r序圖個字的數(shù)據(jù)幀傳輸?shù)臅r序圖 周鵬周鵬 安徽工程安徽工程大學(xué)大學(xué)電氣工程電氣工程學(xué)院學(xué)院 McBSP可以把每一幀配置為

14、單相位幀（或稱為單極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幀中的第幀中的第1個相位包含個相位包含2個個16位串行字，第位串行字，第2個相位包括個相位包括10個個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

15、大的串的幀，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數(shù)為行字數(shù)為128，雙相位幀每幀最大的串行字數(shù)為，雙相位幀每幀最大的串行字數(shù)為256，每個，每個字可以是字可以是8位，位，12位，位，16位，位，20位，位，24位或位或32位。雙相位位。雙相位幀的幀的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。間間隙。周鵬周鵬 安徽工程安徽工程大學(xué)大學(xué)電氣工程電氣工程學(xué)院學(xué)院 McBSP數(shù)據(jù)傳輸路徑框圖如圖數(shù)據(jù)傳輸路徑框圖如圖11-3所示。所示。McBSP通過三通過三緩沖接收數(shù)據(jù)，通過雙緩沖發(fā)送數(shù)據(jù)。根據(jù)每個串行字定義緩沖接收數(shù)據(jù)，通過雙緩沖發(fā)送

16、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字長是小于等于16位還是大于位還是大于16位，如果是前者，用來裝載位，如果是前者，用來裝載高高16位數(shù)據(jù)的寄存器位數(shù)據(jù)的寄存器DRR2、RBR2、RSR2、DXR2和和XSR2 就不會被使用。就不會被使用。 從圖從圖11-3中可以看到從中可以看到從TMS320F2812 DSP的外部引腳到的外部引腳到CPU的數(shù)據(jù)傳輸過程。的數(shù)據(jù)傳輸過程。 11.2.2 McBSP數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程RSR1/2RBR1/2XSR1/2DXR1/2MDXAMDRA

17、送到CPU/FIFO來自CPU/FIFODRR1/2圖11-3 McBSP的數(shù)據(jù)傳輸路徑擴展壓縮周鵬周鵬 安徽工程安徽工程大學(xué)大學(xué)電氣工程電氣工程學(xué)院學(xué)院 McBSP通過內(nèi)部信號向通過內(nèi)部信號向CPU和和FIFO發(fā)送重要事件的發(fā)送重要事件的通知，由通知，由McBSP產(chǎn)生的中斷和產(chǎn)生的中斷和FIFO事件如表事件如表11-3所示。所示。11.2.3 McBSP產(chǎn)生的中斷和產(chǎn)生的中斷和FIFO事件事件周鵬周鵬 安徽工程安徽工程大學(xué)大學(xué)電氣工程電氣工程學(xué)院學(xué)院（1）接收多通道選擇模式。）接收多通道選擇模式。MCR1寄存器的寄存器的RMCM位（位（MCR1.0位）決定接收使能所有的通道，還是使能選定的通

18、道。若該位位）決定接收使能所有的通道，還是使能選定的通道。若該位為為0時，全部時，全部128個通道都被使能且不能被屏蔽；若該位為個通道都被使能且不能被屏蔽；若該位為1時，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傳送到接收緩沖寄存器RBR中，接收器不能將中，接收器不能將RBR寄存器中的寄存器中的內(nèi)

19、容復(fù)制到內(nèi)容復(fù)制到DRR寄存器中，這樣就不會使接收器準備好位寄存器中，這樣就不會使接收器準備好位（RRDY位）置位，因此也不會產(chǎn)生接收位）置位，因此也不會產(chǎn)生接收FIFO事件（事件（REVT）和接收中斷。和接收中斷。（2）發(fā)送多通道選擇模式。）發(fā)送多通道選擇模式。MCR2寄存器的寄存器的XMCM位位（MCR2.10位）決定發(fā)送使能所有的通道，還是使能選定的通位）決定發(fā)送使能所有的通道，還是使能選定的通道。道。McBSP有有3個發(fā)送多通道選擇模式（由個發(fā)送多通道選擇模式（由XMCM位控制），位控制），如表如表11-4所示。所示。11.2.4 McBSP多通道選擇模式多通道選擇模式周鵬周鵬 安徽工

20、程安徽工程大學(xué)大學(xué)電氣工程電氣工程學(xué)院學(xué)院周鵬周鵬 安徽工程安徽工程大學(xué)大學(xué)電氣工程電氣工程學(xué)院學(xué)院 McBSP串口控制寄存器串口控制寄存器SPCR1的的CLKSTP位位（SPCR1.1211位）控制時鐘停止模式的工作狀態(tài)。位）控制時鐘停止模式的工作狀態(tài)。TMS320F2812的的McBSP在時鐘停止模式下工作時與串行在時鐘停止模式下工作時與串行外設(shè)接口外設(shè)接口SPI兼容，這便于與兼容，這便于與SPI器件的連接。如果不使器件的連接。如果不使用用SPI，則可清除，則可清除CLKSTP位，禁止時鐘停止模式。位，禁止時鐘停止模式。 當(dāng)當(dāng)McBSP被配置為被配置為SPI主設(shè)備時，發(fā)送輸出信號主設(shè)備時，

21、發(fā)送輸出信號MDXA作為作為SPI主設(shè)備的主設(shè)備的SPISIMO信號，接收輸入信號信號，接收輸入信號MDRA作為作為SPI主設(shè)備的主設(shè)備的SPISOMI信號；而當(dāng)信號；而當(dāng)McBSP被被配置為配置為SPI從設(shè)備時，發(fā)送輸出信號從設(shè)備時，發(fā)送輸出信號MDXA作為作為SPI從設(shè)從設(shè)備的備的SPISOMI信號，接收輸入信號信號，接收輸入信號MDRA作為作為SPI從設(shè)備從設(shè)備的的SPISIMO信號。信號。 11.2.5 McBSP配置成配置成SPI接口接口周鵬周鵬 安徽工程安徽工程大學(xué)大學(xué)電氣工程電氣工程學(xué)院學(xué)院McBSP的初始化步驟如下：的初始化步驟如下：（1）將）將SPCR1和和SPCR2寄存器中

22、的寄存器中的XRST位、位、RRST位和位和FRST位位清清0。如果。如果DSP剛剛退出之前的復(fù)位狀態(tài)，則該步驟可忽略。剛剛退出之前的復(fù)位狀態(tài)，則該步驟可忽略。（2）當(dāng)）當(dāng)McBSP處于復(fù)位狀態(tài)時，根據(jù)要求只改變處于復(fù)位狀態(tài)時，根據(jù)要求只改變McBSP的配置的配置寄存器（非數(shù)據(jù)寄存器）。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。）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）根據(jù)需要設(shè)置所需要的數(shù)據(jù)，如向DXR1和和DXR2寫數(shù)據(jù)。寫數(shù)據(jù)。（5）設(shè)置）設(shè)置XRST位和位和RRST位為位為1，使能，使能McBSP，同時確保不改變，同時確保不改變SPCR1和和SPCR2寄存器中其他位的設(shè)置，否則會改變第（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。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）如果由內(nèi)部產(chǎn)生幀同步信號，則設(shè)置FRST位為位為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)。）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)。11.2.6 McBSP的初始化的初始化 周鵬周鵬 安徽工程安徽工程大學(xué)大學(xué)電氣工程電氣工程學(xué)院學(xué)院 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，或者在正常的操作過程中