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ADSP-218X的IDMA接口自舉設(shè)計
摘要：介紹ADSP-218X系列DSP芯片的IDMA接口的自舉設(shè)計與應(yīng)用。硬件方面介紹ADSP-218X的IDMA接口特點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(jié)合起來，并由主機通過IDMA接口與ADSP-218X下載程序。此種方法可簡化系統(tǒng)設(shè)計 ，降低成本。關(guān)鍵詞：DSP ADSP-218X IDMA 主機 自舉
隨著DSP芯片技術(shù)的發(fā)展，其種類和型號日益增多。ADI公司推出了ADSP-218X系列16位定點DSP，它的IDMA接口極具特色。
1 IDMA接口介紹
IDMA接口是一個并行的I/O接口， 主機可通過IDMA接口為DSP下載程序、讀/寫DSP的內(nèi)部存儲器。下面簡稱ADSP-218X為218X。IDMA接口的讀/寫訪問是完全異步的。也就是說在DSP全速運行時，主機可訪問DSP的內(nèi)部程序空間和數(shù)據(jù)空間。
IDMA接口引腳定義如表1所列。其中I/O是針對DSP來說的，I是輸入信號，O是輸出信號。
表1 IDMA接口引腳定義
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同時有效時，開始一個IDMA讀周期 IWR I IDMA接口寫信號。當IS和IWR同時有效時，開始一個IDMA寫周期 IAL I IDMA接口地址鎖存信號。當IS和IAL同時有效時，開始一個IDMA地址鎖存序列。此時主機應(yīng)將訪問IDMA的起臺地址送到IAD0～15上 IACK O IDMA接口允許訪問的確認信號 IAD0～15 I/O IDMA接口的16位地址/數(shù)據(jù)總線當IS與IAL同時有效時，218X將IAD0～15總線上的地址寫入IDMA控制寄存器。雖然主機送到IAD0～15上的是數(shù)據(jù)，但對218X來說，它是要鎖存的地址。該地址的位14是主機通知218X它要訪問的是程序空間（PM）還是數(shù)據(jù)空間（DM），而位0～13是它要訪問的存儲器的起始地址。主機第一次訪問218X的地址就是IDMA控制寄存器所保存的地址，以后每訪問一次，就在該地址值的基礎(chǔ)上再加1。這個工作由218X自動完成，直到主機通過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它要訪問的是程序空間還是數(shù)據(jù)空間以及要訪問的起始地址，以后就可以連續(xù)讀寫一段空間的數(shù)據(jù)。至于218X是如何實現(xiàn)的，對主機來說是透明的。
2 218X與主機的IDMA接口設(shè)計
下面介紹218X如何通過IDMA接口自舉的系統(tǒng)設(shè)計。這樣可以減少一個程序片，讓218X與主機共用一個程序片。
ADSP-218X有多種型號。不同型號的DSP處理器，要設(shè)置不同的模式引腳，才能達到IDMA自舉功能。對ADSP-2181和ADSP-2183來說，要分別設(shè)置模式引腳MMAP=0，引腳BMODE=1。對于其它型號的ADSP-218X芯片來說，模式引腳分別設(shè)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，要設(shè)置為0。模式引腳如此設(shè)置，表示218X是通過IDMA接口進行自舉的。
圖1
218X占用主機的一個片選信號。對于主機來說，218X只占用兩個I/O地址空間，一個是控制端口地址（此時IAL為1），另一個是數(shù)據(jù)端口地址（此時IAL為0），因此可將主機的地址線A1與218X的IAL相連。而218X的IACK與主機的一個輸入引腳相連，主機通過查詢它來判斷218X是否繁忙。其它信號接線如圖2所示。
3 218X程序與主機程序的連接
目前大多數(shù)主機系統(tǒng)提供C編譯器，因此主機采用C語言進行編程，既便于理解又具有實用價值。本文以ADSP-2185為例說明如何將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軟件中的還有一個轉(zhuǎn)換工具elfsp121，它將218X目標代碼轉(zhuǎn)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(diào)用。
c:EXAMPLE1.DXE DSP.OUT -idma
其中的開關(guān)-idma表示要將EXAMPLE1.DXE轉(zhuǎn)換為IDMA下載格式，輸出文件為DSP.OUT。下面簡單地表示一下DSP.OUT文件格式。
0040
4000
FFFF
FFFE
…
可以看出它不是C語言格式，因此要將DSP.OUT改寫成DSP.H。它內(nèi)含C語言格式的常量數(shù)組，供主機下載程序代碼到218X使其自舉。
下面對DSP.H文件內(nèi)容進行編寫，并分析其結(jié)構(gòu)。
注：在←及以后的內(nèi)容DSP.H文件中是沒有的，只是幫助說明。
#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度為0x40，不包含IDMA控制字
0x4000, ←IDMA控制字。先初始化數(shù)據(jù)空間，地址為數(shù)據(jù)空間的0x0000，其中4表示訪問的是DM數(shù)據(jù)空間
0xFFFF, ←第一個數(shù)據(jù)字
0xFFFE, ←第二個數(shù)據(jù)字
…………
0x001F，←第0x40個數(shù)據(jù)字
0x00B8，←當前一段要下載的代碼長度
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個程序代碼的高16位一個程序代碼由24位的字組成，因此要下載兩個字
0x0000，←第1個程序代碼的低8位
…………
0x000F，←最后一個程序代碼的低8位，相當于下載的第0xB8個程序字
0x0002，←當前段長度為2，218X的IDMA口程序下載最后是對程序空間地址0寫代碼。
0x0000, ←IDMA控制字。下載程序代碼至PM程序空間，起始地址為0x0000，一寫完，218X就開始運行程序
0x1803,
0x000F,
0xffff};←0xffff表示下面沒有數(shù)據(jù)要主機下載了
從上面描述可以看出，主機下載218X程序時，要多個段。如果218X程序在數(shù)據(jù)空間定義了常量數(shù)組，就要先下載數(shù)據(jù)段，然后下載程序段最后再對程序空間地址0x0000寫代碼。如果218X工作在IDMA接口自舉模式下，在系統(tǒng)復(fù)位后，218X并不執(zhí)行程序。一旦主機對程序空間地址0x0000寫了代碼，218X才開始運行程序。
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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(shù)組，數(shù)組長度由MAX_CODE_LEN宏定義。由主機將DSP_ROM_CODE中的數(shù)據(jù)按其格式下載到218X中。這樣主機源泉程序無需修改。下面給出主機下載218X程序的主要程序。
對主機來說，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(shù)據(jù)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。主機每進行一次IDMA訪問前都要先判IACK。
Void wait_ack(void)
{unsigned char ch;
while(1)/*查詢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++];//讀要寫的字節(jié)數(shù)
if(iCount==0xffff)break;
//當字節(jié)數(shù)為0xffff時，218X所有段都已下載完成，結(jié)束下載wait_ack()；
DSP_ADDR=DSP_ROM_CODE[ip++];
//向218X的IDMA口寫起始地址
while(iCount) //此循環(huán)完成寫一個段
{idata=DSP_ROM_CODE[ip++];
//向218X的IDMA口數(shù)據(jù)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，開發(fā)人員可根據(jù)自己所要設(shè)計的系統(tǒng)的要求，選擇相應(yīng)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(shù)據(jù)總線。在程序功能的分配上，讓主機完成一些復(fù)雜的邏輯運算、通信等功能，主機通過IDMA接口與218X相連；由218X完成極為耗時的乘、除法計算。主機通過IDMA接口為218X下載程序，減少了218X的程序片；雙方通過IDMA接口交換數(shù)據(jù)，這又減少了218X與主機之間的雙口RAM。對于主機來說，218X只不過是一個計算協(xié)處理器，系統(tǒng)設(shè)計成本低而又極為簡潔。
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