ADSP-218X的IDMA接口自举设计_DSP论文
关键词：dsp adsp-218x idma 主机 自举
随着dsp芯片技术的发展，其种类和型号日益增多。adi公司推出了adsp-218x系列16位定点dsp，它的idma接口极具特色。
1 idma接口介绍
idma接口是一个并行的i/o接口， 主机可通过idma接口为dsp下载程序、读/写dsp的内部存储器。下面简称adsp-218x为218x。idma接口的读/写访问是完全异步的。也就是说在dsp全速运行时，主机可访问dsp的内部程序空间和数据空间。
idma接口引脚定义如表1所列。其中i/o是针对dsp来说的，i是输入信号，o是输出信号。
表1 idma接口引脚定义
| 引脚名 | i/o | 功 能 描 述 |
| is | i | idma接口片选信号 |
| ird | i | idma接口读信号。当is和ird同时有效时，开始一个idma读周期 |
| iwr | i | idma接口写信号。当is和iwr同时有效时，开始一个idma写周期 |
| ial | i | idma接口地址锁存信号。当is和ial同时有效时，开始一个idma地址锁存序列。此时主机应将访问idma的起台地址送到iad0～15上 |
| iack | o | idma接口允许访问的确认信号 |
| iad0～15 | i/o | idma接口的16位地址/数据总线 |
当is与ial同时有效时，218x将iad0～15总线上的地址写入idma控制寄存器。虽然主机送到iad0～15上的是数据，但对218x来说，它是要锁存的地址。该地址的位14是主机通知218x它要访问的是程序空间（pm）还是数据空间（dm），而位0～13是它要访问的存储器的起始地址。主机第一次访问218x的地址就是idma控制寄存器所保存的地址，以后每访问一次，就在该地址值的基础上再加1。这个工作由218x自动完成，直到主机通过ial和is锁存新的地址。idma控制寄存器定义如图1所示。
主机只要先通知218x它要访问的是程序空间还是数据空间以及要访问的起始地址，以后就可以连续读写一段空间的数据。至于218x是如何实现的，对主机来说是透明的。
2 218x与主机的idma接口设计
下面介绍218x如何通过idma接口自举的系统设计。这样可以减少一个程序片，让218x与主机共用一个程序片。
adsp-218x有多种型号。不同型号的dsp处理器，要设置不同的模式引脚，才能达到idma自举功能。对adsp-2181和adsp-2183来说，要分别设置模式引脚mmap=0，引脚bmode=1。对于其它型号的adsp-218x芯片来说，模式引脚分别设置为mode a=1，mode=1，mode c=0。如果该型号的218x还有模式引脚mode d的话，要设置为0。模式引脚如此设置，表示218x是通过idma接口进行自举的。
图1
218x占用主机的一个片选信号。对于主机来说，218x只占用两个i/o地址空间，一个是控制端口地址（此时ial为1），另一个是数据端口地址（此时ial为0），因此可将主机的地址线a1与218x的ial相连。而218x的iack与主机的一个输入引脚相连，主机通过查询它来判断218x是否繁忙。其它信号接线如图2所示。
3 218x程序与主机程序的连接
目前大多数主机系统提供c编译器，因此主机采用c语言进行编程，既便于理解又具有实用价值。本文以adsp-2185为例说明如何将218x目标代码链接到主机源程序中。
218x程序编完后，用adi公司提供的visualdsp++ for 21xx软件将它编译生成218x的目标文件，后缀名为dex。在visualdsp++ for 21xx软件中的还有一个转换工具elfsp121，它将218x目标代码转换成便于idma下载的文件。如果218x的目标文件为example1.dex，可以按下面格式调用。
c:example1.dxe dsp.out -idma
其中的开关-idma表示要将example1.dxe转换为idma下载格式，输出文件为dsp.out。下面简单地表示一下dsp.out文件格式。
0040
4000
ffff
fffe
…
可以看出它不是c语言格式，因此要将dsp.out改写成dsp.h。它内含c语言格式的常量数组，供主机下载程序代码到218x使其自举。
下面对dsp.h文件内容进行编写，并分析其结构。
注：在←及以后的内容dsp.h文件中是没有的，只是帮助说明。
#define max_code_len 257
unsigned short dsp_rom_code[max_code_len]={←32位机使用short,而16位机要将short改为int 0x0040, ←当前一段要下载的代码长度为0x40，不包含idma控制字
0x4000, ←idma控制字。先初始化数据空间，地址为数据空间的0x0000，其中4表示访问的是dm数据空间
0xffff, ←第一个数据字
0xfffe, ←第二个数据字
…………
0x001f，←第0x40个数据字
0x00b8，←当前一段要下载的代码长度
0x0001，←idma控制字。下面下载程序代码至pm程序空间，起始地址为0x0001
0x0000，←第1个程序代码的高16位一个程序代码由24位的字组成，因此要下载两个字
0x0000，←第1个程序代码的低8位
…………
0x000f，←最后一个程序代码的低8位，相当于下载的第0xb8个程序字
0x0002，←当前段长度为2，218x的idma口程序下载最后是对程序空间地址0写代码。
0x0000, ←idma控制字。下载程序代码至pm程序空间，起始地址为0x0000，一写完，218x就开始运行程序
0x1803,
0x000f,
0xffff};←0xffff表示下面没有数据要主机下载了
从上面描述可以看出，主机下载218x程序时，要多个段。如果218x程序在数据空间定义了常量数组，就要先下载数据段，然后下载程序段最后再对程序空间地址0x0000写代码。如果218x工作在idma接口自举模式下，在系统复位后，218x并不执行程序。一旦主机对程序空间地址0x0000写了代码，218x才开始运行程序。
4 主机下载218x程序
在主机的c程序中，将dsp.h作为头文件，dsp_rom_code是填充218x程序的常量数组，数组长度由max_code_len宏定义。由主机将dsp_rom_code中的数据按其格式下载到218x中。这样主机源泉程序无需修改。下面给出主机下载218x程序的主要程序。
对主机来说，dsp_addr是218x的控制端口地址，注意其地址a1为1；dsp_data是218x的数据端口，地址a1为0。这是因为a1接218x的ial引脚。
#define dsp_addr (*(volatile unsigned short *)0x300002
#define dsp_data (*(volatile unsigned short*)0x300000)
//功能：判断218x的iack信号是否有效。主机每进行一次idma访问前都要先判iack。
void wait_ack(void)
{unsigned char ch;
while(1)/*查询i/o口，判断iack是否为低，为低则已获利218x确认，退出*/
{ch=sim_portf;
if((ch & 0x20)!=0x20)break;
}
}
//功能：完成218x程序下载
void downcodetodsp(void)
{unsigned short icount,ip,idata;
ip=0;
while(1)
{icount=dsp_rom_code[ip++];//读要写的字节数
if(icount==0xffff)break;
//当字节数为0xffff时，218x所有段都已下载完成，结束下载wait_ack()；
dsp_addr=dsp_rom_code[ip++];
//向218x的idma口写起始地址
while(icount) //此循环完成写一个段
{idata=dsp_rom_code[ip++];
//向218x的idma口数据或程序代码
dsp_data=idata;
wait_ack();
icount--;}
}
}
一般单片机的计算功能，特别是乘、除法性能比较差，开发人员可根据自己所要设计的系统的要求，选择相应的主机cpu。要求至少是16位的单片机，因为idma接口为16位的地址/数据总线。在程序功能的分配上，让主机完成一些复杂的逻辑运算、通信等功能，主机通过idma接口与218x相连；由218x完成极为耗时的乘、除法计算。主机通过idma接口为218x下载程序，减少了218x的程序片；双方通过idma接口交换数据，这又减少了218x与主机之间的双口ram。对于主机来说，218x只不过是一个计算协处理器，系统设计成本低而又极为简洁。