McBSP接口概念和使用

news2024/11/27 21:01:07

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McBSP包括一个数据通道和一个控制通道，通过7个引脚与外部设备连接。数据发送引脚DX负责数据的发送，数据接收引脚DR负责数据的接收，发送时钟引脚CLKX，接收时钟引脚CLKR，发送帧同步引脚FSX和接收帧同步引脚FSR提供串行时钟和控制信号。

McBSP 是英文Multichannel Buffered Serial Port (多通道缓冲串行口)的缩写

McBSP是TI公司生产的数字信号处理芯片的多通道缓冲串行口。McBSP是在标准串行接口的基础之上对功能进行扩展，因此，具有与标准串行接口相同的基本功能。

它可以和其他DSP器件、编码器等其他串口器件通信。
McBsp很有用链接：http://wenku.baidu.com/link?url=aHBZP4Vy5rQPwYheFt-Zr3zXlX34HNn9zPwRElz-c55Nxj0-NhoOFbvu9IW8GK0XNaiVZAbEOXJ4VGhFc7pVtZwkzTVYlyHEkiLekGNGGHS

McBSP初始化以及和EDMA的结合使用（C64X DSP）

（1）时钟、帧以及相关寄存器设定

http://blog.csdn.net/aesthete/archive/2006/07/06/885425.aspx

2）McBSP初始化

         McBSP可以通过两种方式进行数据传输：

EDMA方式：McBSP发送事件通知EDMA通道进行传输，有接收事件REVT和输出事件XEVT，它们都与固定EDMA通道进行了绑定；

CPU方式：McBSP通过中断方式通知CPU进行数据的传输，有接收中断RINT和输出中断XINT，中断的设定由SPCR.RINTM和SPCR.XINTM控制，如果要使用中断方式，应该设为00b；CPU也可以通过轮询方式（Polled）来控制数据的传输，主要是通过查询SPCR.RRDY和SPCR.XRDY来实现；

McBSP串口复位，两种方式：

①设备复位：REST引脚置为低电平，所有的串口部件都复位，相应的寄存器也处于复位状态；

②寄存器方式复位：跟设备复位不同，寄存器方式复位可以独立复位各部件，如单独对接收部件复位等；寄存器复位是通过设置SPCR.XRST...等完成的；

MsBSP的EDMA传输方式初始化步骤：

       SPRC.GRST(XRST, RRST, FRST)设定为0，如果刚刚进行了设备复位，则无需再去设定；

      设置SRGR、SPCR、PCR、RCR寄存器，注意不要设置上述的几个复位字段；

       设置SPRC.GRST为1使GRS启动，此时GRS选定的时钟源就可以驱动CLKG开始工作；（如果接收部件和输出部件的帧同步和时钟都由外部源驱动的话，则这一步可以省略，因为无需Sampel Rate Generator支持工作）；

       等待两个位时钟（CLKR、CLKX）：

N = ((1+CLKGDV) * 2 * CLKSM) + ((1+CLKGDV) * 2 * (Ps /P) * (!CLKSM))；

          启用中断

           需要设定DSP的控制寄存器CSR.GIE位和IER.NMIE；

           对于EDMA，启动CPU中断INT8，启用EDMA中断EDMA_INT，并且选定合适的EDMA通道（12～15通道，17和18通道）；

           EDMA初始化：

对EDMA通道进行编程设定，如：

设定源地址Source Address为DRR用于读，或者为内存位置用于写；

设定目的地址Destination Address为DXR用于写，或者为内存位置用于读；

CNT设置为要传输元素和帧个数；

接收同步事件R/WSYNC为McBSP的REVT用于读；

输出同步事件R/WSYNC为McBSP的XEVT用于写；

设置EDMA通道传输完成中断位TCINT为1，启用Transfer Complete中断；

PRI推荐为1；

           准备EDMA的启动：设置EDMA事件启用寄存器EER的对应于某（些）通道的位，启用某（些）通道的事件触发；

          如果McBSP接收部件以及输出部件在帧传输过程中是作为从设备（Slave，即帧同步信号是从外部获取的)的，则需要设置SPCR.XRST或SPCR.RRST为1，表示准备接收帧同步信号并且开始数据传输；还有一种进行同步的方法是使用帧同步中断来唤醒接收/输出部件，但是需要设定SPCR.(R/X)INTM为10b；

           准备接收或者输出帧主设备（Master，即同步信号从内部获取）运行，需要设定SPCR.RRST或者SPCR.XRST为1；

           如果FSGM＝1，表示帧同步信号由SRG的FSG驱动，则需要设置FRST为1来启动FSG；如果FSGM＝0，表示每次DXR复制到XSR都会产生一帧，因此FRST无意义；

MsBSP的CPU中断传输方式初始化步骤：

         设置SPCR.XINTM或者SPCR.RINTM为00b，表示允许McBSP在DXR或者DRR中的数据准备好时给CPU发送中断；除了上述步骤的EDMA相关部分，其余都相同，EDMA部分替换为如下步骤：

①通过中断选择器MUXL/H把XINT（0/1/2）和/或者RINT（0/1/2）中断映射到CPU；

2.      ②启用映射的中断。一旦McBSP初始化完成，传输每一个元素（写入DXR或者从DRR中读取）都会引起一次ISR的执行；

MsBSP的CPU轮询传输方式初始化步骤：

         去除EDMA方式中的EDMA相关和中断相关，最后一步之后编写一个轮询循环检查SPCR.RRDY或者SPCR.XRDY以便确定McBSP是否准备好了接收或者输出。

（3）CSL在McBSP和EDMA中的应用

         以DM642为例，要使用CSL API和C语言进行编程，需要在CCS集成开发环境的Project->Build Option中作一些设定，如link csldm642.lib以及link rts6400.lib，也需要预定义DSP芯片类型，如CHIP_DM642。当然，也可以在cmd文件中使用-l 选项加载csldm642.lib和rts6400.lib，在源文件或者头文件中#define CHIP_DM642。

         在编程过程中，常用的CSL API如下：

声明CSL对象：

MCBSP_Handle hMcbsp

EMDA_Handle hEdma

EDMA_Handle hEdma_NULL

设置中断向量表：

IRQ_setVecs(vectors)

初始化CSL库：

CSL_init()

配置McBSP：

MCBSP_Config mcbspCfg

MCBSP_config(hMcbsp, &mcbspCfg)

打开McBSP通道：

hMcbsp = MCBSP_open(MCBSP_DEV0, MCBSP_OPEN_RESET);

启用sample rate generator：

MCBSP_enableSrgr(hMcbsp)

复位EDMA通道：

DMA_reset(INV)

EDMA_clearPram(0x00000000)

启用中断：

IRQ_nmiEnable()

IRQ_globalEnable()

IRQ_disable(IRQ_EVT_DMAINT0)

IRQ_clear(IRQ_EVT_DMAINT0)

IRQ_enable(IRQ_EVT_DMAINT0)

打开EDMA通道：

hEdma = EDMA_open(EDMA_CHA_REVT0, EDMA_OPEN_RESET);

配置EDMA通道：

EDMA_Config config;

EDMA_config(&config);

EDMA_configArgs()

配置空的EDMA参数集，需要结束时link到此参数集：

hEdma_NULL = EDMA_allocTable(−1);

EDMA_reset(hEdma_NULL);

EDMA_link(hEdma, hEdma_NULL); /* Link to terminating event */

启用EDMA：

EDMA_enableChannel(hEdma)

启用McBSP接收和传输部件

MCBSP_enableRcv(hMcbsp)

MCBSP_enableXmt(hMcbsp)

启用帧同步：

MCBSP_enableFsync(hMcbsp)

处理EDMA中断：

EDMA_intTest()

EDMA_intClear()

关闭McBSP 和 EDMA 通道：

MCBSP_close(hMcbsp)

DMA_close(hDma)

EDMA_close(hEdma)
-----------------------------------------------------------------------------

本文大部分内容摘自

赵洪亮《TMS320C55X DSP应用系统设计（第2版）》

TI 《TMS320VC5501/5502/5509/5510 DSP Multichannel Buffered Serial Port (McBSP) Reference Guide》

------------------------------------------------------------------------------------------

McBSP包括一个数据通道和一个控制通道，通过7个引脚与外部设备连接。

功能框图如下：

注意：

1、对于5502，MCBSP接收到的DSP的内部时钟是来自DSP的slow peripherals clock group，即是从divider2 （D2）分频器产生的时钟信号（SYSCLK2）。

2、在C55X系列中，不是每一款DSP都支持CLKS信号。对于不支持CLKS信号的芯片，是无法使用CLKS的相关功能的。
 

其中，7个引脚分别为

DX负责数据的发送；

DR负责数据的接收；

CLKX是发送时钟引脚；

CLKR是接收时钟引脚；

FSX是发送帧同步引脚；

FSR是接收帧同步引脚。


 

　　CPU和DMA控制器通过外设总线与MCBSP进行通信。当发送数据时，CPU和DMA将数据写入数据发送寄存器(DXR1，DXR2)，接着复制到发送移位寄存器（XSR1，XSR2），通过发送移位寄存器输出至DX引脚。同样，当接收数据时，DR引脚上接收到的数据先移位到接收移位寄存器（RSR1，RSR2），接着复制到接收缓冲寄存器（RBR1，RBR2）中，RBR再将数据复制到数据接收寄存器（DRR1，DRR2）中，由CPU或DMA读取数据。这样就可以同时进行内部和外部的数据采集。
 

一、MCBSB的数据传输过程

　　MCBSP的接收操作是三缓冲（triple buffered）的，而发送操作是双缓冲（double buffered）的。寄存器值的使用取决于串行字长是否符合16bits。

　　如果字长为16bits或小于16bits（8bits、12bits），则只须使用一套寄存器（RSR1，RBR1，DRR1，DXR1，XSR1）。

　　如果字长大于16bits，则需要使用两套寄存器（RSR1/2，RBR1/2，DRR1/2，DXR1/2，XSR1/2）。
 

二、数据的压缩和扩展

1、MCBSP的压缩和扩展硬件可以将数据按照μ-律和A-律格式进行压缩和扩展。其示意图如下：

　　对于使用μ-律压缩和扩展的数据，要保证其在DXR1中进行14位左对齐，如下图：

　　对于使用A-律压缩和扩展的数据，要保证其在DXR1中进行13位左对齐，如下图：

2、翻转数据位的顺序

　　MCBSP默认为最高位先发送，但是对于一些固定的8bits传输协议，需要先进发送最低位的数据。MCBSP可以通过设置XCR2的XCOMPAND 为01，则8bits的数据在通过串行口发送前将会被翻转，这样发送数据时就变成低位优先发送。


三、时钟和帧信号

1、时钟

　　数据从DR管脚到RSR寄存器及从XSR寄存器到DX管脚是一位一位传送的。每传输一位的时间是由时钟信号的上升沿或下降沿来决定的。 

　　接收时钟信号（CLKR）控制着DR管脚到RSR寄存器的每一个bit的传输；发送时钟信号（CLKX）控制着XSR寄存器到DX管脚的每一个bit的传输。CLKR和CLKX信号可以来自MCBSP的外部时钟引脚，也可以来自MCBSP内部。另外，CLKR和CLKX信号的极性（正或负？）是可编程控制的。

　　下如示意了时钟信号如何控制每一bit传输的时间：

　　注：5502的MCBSP的最高频率是DSP的slow peripherals clock的1/2。如果使用DSP的管脚来输入CLKX和CLKR信号，则注意选择合适的输入时钟频率。如果使用内部生成的采样频率，则注意选择适合的输入时钟频率和设置相应的分频数(CLKGDV)。

2、串行字

　　bits在移位寄存器(RSR或XSR)和数据管脚间传输时，是按组转移的，一组称为一个串行字（serial word）。一个串行字的bit数是可以由用户来定义的。

　　从DR管脚进来的数据会先存放在RSR寄存器，直到RSR寄存器存满了一个串行字，然后，这个串行字才会被发往RBR（最后道达DRR）。DX管脚同理。

3、帧和帧同步

　　把一个或多个串行字当成一个组来进行传输，称为帧。你可以定义一个帧里包含多少个串行字。

　　一个帧里的字会被连续传输，帧与帧之间则会有停顿。MCBSP使用帧同步信号来确定每一个帧的发送/接收。当帧同步信号产生一个脉冲，则MCBSP开始接收/发送一个帧数据，当下一个帧同步脉冲产生时，就发送下一帧，依此类推。

　　FSR信号用了开始DR管脚的数据传输，FSX用来开始DX管脚的数据传输。FSR和FSX信号可以来自MCBSP的边界管脚或来自MCBSP内部。

4、检测帧同步信号，即使在reset状态中

　　MCBSP可以发送传输/接收中断至CPU，用了通知CPU 自己发生了某些特定事件。为了帮助甄别帧同步信号，一些中断可以被发送用来作为帧同步脉冲的响应。将相应的中断模式位设置为10（对于接收，RINTM=10;对于发送,XINTM=10）。

　　不同于其他的串口中断模式，MCBSP的中断模式在串口的相关部分处于reset状态时仍然在运行。

5、忽略不希望遇到的帧同步脉冲

　　MCBSP可以配置，用以忽略发送或接收帧同步脉冲。

　　如果想识别帧同步信号，则对于接收端，设置RFIG=0;对于接收端XFIG=0。

　　如果想忽略帧同步信号，则对于接收端，设置RFIG=1;对于接收端XFIG=1。

6、帧频率

　　振频率等于时钟频率除以一个帧持续的时钟周期数，如下图所示：

最大振频率为时钟频率除以一个帧所包含的bit数，如下图：

当帧频率为最大值时，其脉冲与数据波形的关系如下：

示意图中使用的是1-bit的数据延时（1-bit data delay）。

注：对于5502芯片，如果使用0bit延时的帧同步并且使用的是外部时钟，则需要一个多余的帧周期，因而最高帧频率将达不到上述的速度；如果是1-bit或2-bits延时或使用内部时钟，则不需要多余的帧周期，因而可以达到上述的帧频率。

四、帧阶段（Frame Phases）

MCBSP可以通过配置，让一个帧拥有不同的阶段。

一个帧的不同阶段可以拥有不同的字的数量，每个字的bits个数也可以不同。得益于这样的时间，MCBSP的帧可以灵活的传输各种结构的数据。

1、一帧中的阶段数、字数和bits数

一帧中的阶段数、字数和bits数的如何有寄存器决定：

只有一个phase的帧的传输：

有两个phases的帧的传输


五、MCBSP接收

物理数据通路：

接收数据时序图：

下面将描述数据由DR管脚到CPU或DMA的过程：

（1）MCBSP用FSR管脚等待帧同步信号的到来

（2）当帧同步脉冲到来后，MCBSP插入相应的数据延迟。数据延迟的数量在RCR2寄存器的RDATDLY位中设定。

（3）MCBSP从DR管脚接收数据，并移位至接收移位寄存器（RSR1/21）中。（如果字长小于或等于16bit，则只使用RSR1寄存器，如果大于16bits则除了RSR1外还要使用RSR2寄存器，数据的高位存在RSR2寄存器中）

（4）当一个完整的字被完全送达后，MCBSP将RSR寄存器中的值拷贝到接收缓冲寄存器（RBR），规定RBR1不被之前的数据占满。（如果字长小于或等于16bit，则只使用RBR1寄存器，如果大于16bits则除了RBR1外还要使用RSR2寄存器，数据的高位存在RBR2寄存器中）

（5）MCBSP将RBR中的数据拷贝到数据接收寄存器（DRR）中，规定DRR1不被之前的数据占满。当DRR1接收到新数据时，SPCR1寄存器的receiver ready bit（RRDY）将置1。这暗示着接收的数据已经准备妥当，可以被CPU或DMA控制器读取。（如果字长小于或等于16bit，则只使用DRR1寄存器，如果大于16bits则除了DRR1外还要使用DRR2寄存器，数据的高位存在DRR2寄存器中）。如果在由RBR拷贝到DRR的过程中使用了数据扩展或压缩（companding），则RBR1中的8-bit数据将扩展为DRR中左对齐的16-bit数据。如果在拷贝过程中没有使用数据扩展或压缩，则从RBR[1,2]拷贝到DRR[1,2]的数据将进行调整并按照RJUST位进行bit填充。

（6）CPU或DMA控制器从数据接收寄存器中读取数据。当DRR1的内容被读取后，RRDY将被置0，然后下一个RBR至DRR的拷贝将开始。

注：如果DRR1和DRR2都被使用了（即字长大于16-bit），那么CPU或DMA控制器必须先读DRR2的数据然后再读DRR1的数据。当DRR1的数据被读取后，下一个RBR至DRR的拷贝周期马上开始。如果先读DRR1的话，则DRR2中的数据将丢失。


六、MCBSP发送

MCBSP发送物理通路示意图：

MCBSP发送时序图：

MCBSP发送数据的过程如下：

（1）CPU或DMA控制器将数据写入数据发送寄存器（DXR）中。当DXR1中载入数据时，SPCR2寄存器中的transmitter ready bit（XRDY）位被清零，用以表示发送器还未准备好新数据。如果字长超过16-bit，则除了DXR1寄存器外，还需要使用DXR2寄存器；否则，只要使用DXR1寄存器即可。

注：如果DXR1和DXR2寄存器都被使用了，则CPU或DMA控制器在向DXR寄存器中载入数据时，需要先载入DXR2的数据，然后载入DXR1的数据。当DXR1中被载入数据时，DXR寄存器中的数据会立刻被拷贝入发送移位寄存器（XSR）中。如果DXR2没有被先载入，则先前的DXR2中的数据将被移位至XSR2中，而导致数据错误。

（2）当新数据到达DXR1后，MCBSP将会将数据发送寄存器（DXR）中的内容拷贝入发送移位寄存器（XSR）中。另外，transmit ready bit将会被置1。由此表示接收器已经准备好从CPU和DMA控制器中接收数据。如果字长超过16-bit，则除了XSR1寄存器外，还需要使用XSR2寄存器；否则，只要使用XSR1寄存器即可。

如果数据压缩和扩展（companding）被启用，则MCBSP将DXR1中的16-bit数据压缩为XSR1中的8位数据；如果没有被启用，则MCBSP直接将DXR中的数据传输到XSR而不做任何调整和改动。

（3）MCBSP在FSX管脚上等待传输帧同步信号。

（4）当帧同步脉冲到达时，MCBSP按照XCR2寄存器中的XDATDLY位所设定的数据延迟来插入数据延迟。

（5）MCBSP将发送移位寄存器（TXR）中的数据位移位至DX管脚。


八、MCBSP产生的中断和DMA事件

MCBSP通过下述内部信号来通知CPU和DMA控制器：

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