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TMS320C55X 的片内集成外设开发及测试

TMS320C55X 的片内集成外设开发及测试. C55x 片内外设与芯片支持库简介 时钟发生器 通用定时器 外部存储器接口 主机接口（ EHPI ） 多通道缓冲串口 McBSP 通用输入 / 输出端口 GPIO DMA 控制器 I 2 C 总线 多媒体卡控制器 通用串行总线（ USB ） 模 / 数转换器（ ADC ） 实时时钟（ RTC ） 看门狗定时器（ Watchdog ） 异步串口（ UART ）. C55x 的片内外设分类. 时钟与定时器 时钟产生器 产生 CPU 的工作时钟，并提供 CLKOUT 时钟输出；

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TMS320C55X 的片内集成外设开发及测试

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  1. TMS320C55X的片内集成外设开发及测试 C55x片内外设与芯片支持库简介 时钟发生器 通用定时器 外部存储器接口 主机接口（EHPI） 多通道缓冲串口McBSP 通用输入/输出端口GPIO DMA控制器 I2C总线 多媒体卡控制器 通用串行总线（USB） 模/数转换器（ADC） 实时时钟（RTC） 看门狗定时器（Watchdog） 异步串口（UART）

  2. C55x的片内外设分类 • 时钟与定时器 • 时钟产生器 • 产生CPU的工作时钟，并提供CLKOUT时钟输出； • 通用定时器、时时钟以及看门狗定时器 • 通过计数器为系统提供定时时钟和年、月、日、时、分、秒等时钟信号，以及监控系统正常运行的看门狗时钟，并能发出相应中断 • 外部设备连接接口 • 外部存储器连接接口 • 用来同并行存储器连接、同外部并行设备进行连接 • 主机接口 • 用来对DSP进行控制、程序加载、数据传输等工作

  3. 信号采集 • 采集模拟信号的模/数转换器 • 提供数字信号输入、输出功能的通用输入/输出接口 • 通信接口 • 多通道缓冲串口、I2C接口、异步串口、USB接口以及多媒体卡/SD卡接口 • 其他外设 • DMA控制器、指令流水线等 • 辅助CPU工作，提高DSP的工作效率

  4. 片上外设支持库特点： • 采用标准协议对外设进行编程 • 数据类型 • 定义外设配置的宏定义 • 实现各种外设操作的函数 • 基本资源管理 • 设备的符号描述

  5. 时钟发生器 时钟输出 时钟模式寄存器CLKMD 时钟模式寄存器

  6. 工作模式 • 旁路模式（BYPASS） • BYPASS DIV=00，输出时钟信号的频率与输入信号的频率相同，即一分频 • BYPASS DIV=01，输出时钟信号的频率是输入信号频率一半，即二分频 • BYPASS DIV=1x，输出时钟信号的频率是输入信号频率1/4，即四分频 • 锁定模式（LOCK）

  7. CLKOUT输出 • 频率由系统寄存器（SYSR）中的CLKDIV确定： • CLKDIV=000b，CLKOUT的频率等于CPU时钟的频率 • CLKDIV=001b，CLKOUT的频率等于时钟的频率的1/2 • CLKDIV=010b，CLKOUT的频率等于时钟的频率的1/3 • CLKDIV=011b，CLKOUT的频率等于时钟的频率的1/4 • CLKDIV=100b，CLKOUT的频率等于时钟的频率的1/5 • CLKDIV=101b，CLKOUT的频率等于时钟的频率的1/6 • CLKDIV=110b，CLKOUT的频率等于时钟的频率的1/7 • CLKDIV=111b，CLKOUT的频率等于时钟的频率的1/8

  8. 使用方法 • 省电（IDLE） • 与省电有关的位是IAI • DSP复位 • CLKMD引脚为低电平，输出频率等于输入频率； • CLKMD引脚为高电平，输出频率等于输入频率的一半 • 失锁 • 锁相环对输入时钟跟踪锁定之后，由于其他原因使其输出时钟发生偏移

  9. 使用方法及实例 • 利用库函数配置时钟发生器的方法 • 首先要声明PLL配置结构，具体声明如下： PLL_Config Config_PLL = { 1, /*iai 休眠后重新锁相 */ 1, /*iob 失锁后进入旁路模式并重新锁相 */ 6, /*pllmult CLKIN * pllmult = DSP主时钟*/ 0 /*div CLKOUT= DSP主时钟/（div+1） */ }; • 之后运行配置函数： PLL_config(&Config_PLL); 也可以通过函数设置PLL频率： PLL_setFreq (6, 1); 通过PLL_setFreq函数可以复位PLL锁相环，并改变倍频和分频数从而得到所需的频率

  10. 时钟发生器的调试 • 检查DSP的时钟输入引脚CLKIN、时钟输出引脚CLKOUT和时钟模式引脚CLKMD连接是否正确，正常情况下CLKIN应接时钟源，而CLKMD应拉高或拉低，CLKOUT应是信号输出引脚 • 系统加电后测量CLKIN引脚时钟输入是否正常，信号的高低电平及占空比是否满足需要 • 在没有进行软件设置的情况下，DSP在复位后CLKOUT的输出直接受CLKMD控制，当CLKMD为高，CLKOUT的输出频率将等于CLKIN的频率，CLKMD为低，则CLKOUT输出将等于CLKIN的频率的1/2 • 如果以上步骤运行正常，则利用软件设置CLKMD寄存器，使时钟产生器工作于PLL锁相环模式下，此时再检测CLKOUT信号，查看锁相环是否正常工作

  11. 通用定时器 结构框图—20位的定时器

  12. 定时器的工作模式 • 当FUNC=00b时，TIN/TOUT为高阻态，时钟源是内部时钟（CPU时钟）。 • 当FUNC=01b时，TIN/TOUT为定时器输出，时钟源是内部时钟（CPU时钟）。 • 当FUNC=10b时，TIN/TOUT为通用输出，时钟源是内部时钟（CPU时钟）。 • 当FUNC=11b时，TIN/TOUT为定时器输入，时钟源是外部时钟

  13. 使用方法 • 初始化定时器 • 停止计时（TSS=1），定时器装载使能（TLB=1），并将周期寄存器（TIM，PSC）的内容复制到计数寄存器（PRD，TDDR）； • 将预定标计数周期数写入TDDR； • 将主计数器周期数装入PRD； • 关闭定时器装载（TLB=0），启动计时（TSS=0） • 停止/启动定时器 • TSS=1，停止计时 • TSS=0，启动计时 • DSP复位

  14. 通用定时器的应用 • 首先定义通用定时器句柄和配置结构： TIMER_Handle hTimer; TIMER_Config Config_TIMER = { 0X0310, /*; 载入TCR0t:; IDLE_EN = 0 (不允许空闲状态); FUNC = 00b (引脚为高阻态) ; TLB = 0 (TLB 被清除); FREE = 1 (遇到断点时时钟不停止) ; PWID = 00b (脉冲延迟一个CPU 时钟周期) ; ARB = 1 (当TIM计数到0时重新载入TIM和PSC) ; TSS = 1 (停止计数器); C/P = 0 (引脚输出为脉冲模式) ; POLAR = 0 (引脚信号开始为低); 其他为0 */ 0X197, /* prd = 407 */ 0X0007 /* prsc = 7 TDDR=7 */ //; 计数器每3264(408*8) 个时钟周期输出: };

  15. 接下来打开句柄： hTimer = TIMER_open(TIMER_DEV0,0); //设置计数器0，中断20K/s 调用定时器配置函数对计数器初始化： TIMER_config(hTimer,&Config_TIMER); 调用定时器开始函数使定时器开始工作： TIMER_start(hTimer); 如果在程序中需要暂时停止定时器计数可以调用定时器停止函数： TIMER_stop(hTimer); 当使能定时器中断时，则当定时中断发生时将运行定时中断服务程序： interrupt void Timer0_Isr() { …… }

  16. 通用定时器的调试 • 设定通用定时器的时钟源，通用定时器的时钟源可以是CPU时钟，也可由外部信号提供，如果选择外部时钟，则需要将这个信号从TIN/TOUT引脚引入，应当注意此时TIN/TOUT引脚将不能够作为定时器输出使用。 • 正确设置定时器寄存器值，使定时器开始工作。 • 在定时器中断服务程序中设置断点，看能否进入定时中断，如果定时器的时钟源是CPU时钟，这时也可以将定时器信号从TIN/TOUT引脚输出，通过示波器检测定时器输出是否正常。

  17. 外部存储器接口 功能与作用

  18. 外部寄存器接口硬件连接与配置 • 异步存储器接口 • 同步突发静态存储器(SBSRAM) • 同步突发动态存储器(SDRAM) C55x与一片64Mbit（16位宽）SDRAM的连接

  19. C55x与一片64Mbit（32位宽）SDRAM的连接 C55x与一片128M位（x32）SDRAM的连接

  20. 外部寄存器接口的软件设置 主机接口（EHPI）

  21. EHPI接口的非复用连接方式

  22. EHPI接口的复用连接方式

  23. EHPI口的寄存器 • 数据寄存器（HPID） • 16位寄存器，用来存放输入/输出的数据 • 地址寄存器（HPIA） • 16位或20位寄存器 • 控制寄存器（HPIC） • 控制数据的传输

  24. 多通道缓冲串口McBSP • 功能和特点 • 全双工通信； • 双缓冲数据寄存器，允许传送连续的数据流； • 独立的收发时钟信号和帧信号； • 可用128个通道进行收发； • 可与工业标准的编解码器、模拟接口芯片（AICs）以及其他串行A/D、D/A芯片直接接口连接； • 能够向CPU发送中断，向DMA控制器发送DMA事件 • 具有可编程的采样率发生器； • 可设置帧同步脉冲和时钟信号的极性； • 传输的字长可以是8位、12位、16位、20位、24位或32位 • 具有µ律和A律压缩扩展功能； • 可将McBSP引脚配置为通用输入/输出引脚

  25. McBSP的结构框图

  26. 采样率发生器 • 产生内部数据时钟CLKG和内部帧同步信号FSG

  27. 多通道选择 • 接收多通道选择 • 由MCR1中的RMCM位确定 • 通道可以独立地被使能或禁止，使能通道的选择由接收通道使能寄存器RCER确定 • 如果某个接收通道被禁止，在这个通道上接收的数据只传输到接收缓冲寄存器RBR中，并不复制到DRR，因此不会产生DMA同步事件 • 发送多通道选择 • 由MCR2中的XMCM字段确定 • 当XMCM=00b时，所有128发送通道使能且不能被屏蔽 • 当XMCM=01b时，由发送使能寄存器XCER选择通道，如该通道没有被选择则该通道被禁止 • 当XMCM=10b时，由XCER寄存器禁止通道，如果该通道没有被禁止则通道使能 • 当XMCM=11b时，所有通道被禁止用，而只有当对应的接收通道使能寄存器RCER使能时发送通道才被使能，当该发送通道使能时，由XCER寄存器决定该通道是否被屏蔽

  28. 异常处理 • 接收数据溢出 • SPCR1中的RFULL=1 • 同步帧同步信号错误 • SPCR1中的RSYNCERR=1 • 发送数据重写 • 发送寄存器空 • SPCR2中的XEMPTY=0 • 发送帧同步脉冲错误 • SPCR2中的XSYNCERR=1

  29. McBSP寄存器 • 收发通道寄存器 • 时钟和帧同步寄存器 • 主要用于控制时钟和帧同步信号的产生、收发数据帧格式和串口状态的检测等 • 多通道选择寄存器 • 多通道控制寄存器 • 两个多通道控制寄存器MCR1和MCR2 • 收发通道使能寄存器 • 有8个接收通道使能寄存器RCERA到RCERH和8个发送通道使能寄存器XCERA到XCERH

  30. 多通道缓冲串口的应用 • McBSP串口的测试 • DSP内部连接测试 • 外部设备连接测试

  31. 通用输入/输出端口GPIO • GPIO口概述 • 8个专门的通用输入/输出引脚IO0~IO7 • 引脚的方向可以由I/O方向寄存器IODIR独立地配置 • 输入/输出逻辑状态由I/O数据寄存器IODATA反映

  32. 上电模式设定

  33. 驱动程序开发 • 读取GPIO数据寄存器的例子： • int iodata; iodata = GPIO_RGET(IODATA); • 设置GPIO寄存器 • GPIO_RSET(IODIR, iodata);

  34. 通用输入/输出GPIO的测试 • 输入口测试 • 通过I/O方向寄存器IODIR设置某一个引脚为输入方向 • 在已设置为输入方向的引脚上外加LVTTL信号 • DSP访问I/O数据寄存器IODATA查，看引脚上的逻辑电平，与外加LVTTL电平进行比较，来检测输入口是否工作正常 • 输出口测试 • 通过I/O方向寄存器IODIR设置某一个引脚为输出方向 • 在I/O数据寄存器IODATA上设置这个引脚的逻辑电平 • 测量引脚的电平，与设置的逻辑电平相比较来检测输出口是否正常工作

  35. DMA控制器 • 概述 • DMA可以独立于CPU工作； • 有4个标准端口（port）与DARAM、SARAM、外部存储器和外设相连； • 一个辅助端口用于HPI和存储器之间的数据传送 • 具有6个通道； • 可以设置每个通道的优先级； • 每个通道的传输可以由选定事件触发； • 当操作完成之后，DMA控制器可向CPU发出中断

  36. 通道和端口 • DMA控制器有6个通道，用于4个标准端口之间的数据传送，每个通道可以从某个端口读取数据，也可以将数据写入某个端口 • DMA控制器的寄存器有两套： • 配置寄存器，供CPU写入所需的配置值 • 工作寄存器，供DMA工作时使用

  37. HPI的配置 • HPI和DMA通道的关系由DMAGCR寄存器中的EHPIEXCL位确定 • 当EHPIEXCL=0，HPI和DMA通道共享DARAM、SARAM和EMIF • 当EHPIEXCL=1，HPI独占DARAM和SARAM，DMA通道只能访问EMIF和外设 • DMA通道和HPI具有可编程的优先级

  38. DMA传输配置 • 数据传输单位 • 字节（Byte）：一个字节是DMA通道最小的数据传输单位 • 单元（Element）：若干个字节构成的数据传输单位称为一个单元 • 帧（Frame）：若干个单元构成的数据传输单位称为一帧 • 块（Block）：若干个帧构成的数据传输单位称为一个块 • 数据打包 • 当DST（SRC）PACK=0时，不打包； • 当DST（SRC）PACK=1时，对数据打包后再传输

  39. 端口 • 当DST（SRC）= xx00时，目的（源）端口为SARAM； • 当DST（SRC）= xx01时，目的（源）端口为DARAM； • 当DST（SRC）= xx10时，目的（源）端口为EMIF • 当DST（SRC）= xx11时，目的（源）端口为Peripheral • 数据源和目的地址 • 当DST（SRC）AMODE=00时，目的（源）地址为固定地址，用于单元的传输； • 当DST（SRC）AMODE=01时，目的（源）地址在每个单元传输完后自动增加 • 当DST（SRC）AMODE=10时，目的（源）地址在每个单元传输完后自动增加一个索引值 • 当DST（SRC）AMODE=11时，目的（源）地址在每个单元传输完后按单元索引和帧索引自动增加

  40. DMA控制器的寄存器 • DMA全局控制寄存器DMAGCR • DMA通道控制寄存器DMACCR • 源和目的参数寄存器DMACSDP • 起始地址寄存器 • 单元数量和帧数量寄存器 • 单元索引寄存器和帧索引寄存器 • 使用方法及实例

  41. I2C总线 I2C总线简介

  42. I2C寄存器

  43. I2C模块的使用（K=1024，k=1000） • 给出I2C初始化结构： • I2C_Init Init = { 0, /* 7位寻址模式 */ 0x0000, /* 自身地址（主模式下可忽略 */ 144, /* 时钟输出数(MHz) */ 400, /* 信息传递速率（10~400kbps）*/ 0, /* 接收或发送的位或字节数(8)*/ 0, /* 数字回环模式*/ 1 /* 自由操作模式*/ }; • 调用初始化函数初始化I2C模块： • I2C_init(&Init);

  44. 设置中断服务程序结构： • I2C_IsrAddr addr = { myALIsr, myNACKIsr, myARDYIsr, myRRDYIsr, myXRDYIsr }; • 调用中断向量表定位函数并将I2C中断函数指针指向中断服务程序： • IRQ_setVecs(0x10000); //将中断向量指针设置为0x10000 I2C_setCallback(&addr); //将I2C中断函数指针指向中断服务程序结构 • 使能接收就绪中断： • I2C_eventEnable(I2C_EVT_RRDY); • 打开全局中断： • IRQ_globalEnable();

  45. 多媒体卡控制器 MMC控制器与MMC/SD卡信号连接关系图 • 简介 • 支持MMC/SD协议和SPI协议； • 软件支持未来的扩展升级； • MMC控制器的运行频率可以通过程序设置； • MMC控制器与存储卡之间控制传输速率的时钟可以通过编程设置

  46. MMC/SD模式 • MMC/SD模式写 • WR CMD：批量写命令，6字节长，由DSP发给存储卡 • CMD RSP：写命令回复。是存储卡发给DSP批量写回执，通知DSP已经收到批量写命令； • DAT BLK：数据块。是DSP向存储卡写的数据，该数据块包括在开始有起始位，结束时则有两个字节的CRC校验和一个结束位； • CRC STAT：CRC状态。存储卡发给DSP的一个字节的错误校验状态信息，如果校验正确则数据被存储卡接受，错误则数据被丢弃，CRC状态的内容也需要添加起始位和结束位； • BSY：忙。CRC状态信息之后将跟随一串为低的数据流，标志着存储卡处在繁忙状态，直到数据被存到存储卡的闪存存储器中

  47. MMC/SD模式读 • RD CMD：批量读命令，6字节长，由DSP发给存储卡 • CMD RSP：读命令回复。是存储卡发给DSP批量读回执，通知DSP已经收到批量读命令； • DAT BLK：数据块。是DSP从存储卡读的数据，该数据块包括在开始有起始位，结束时则有两个字节的CRC校验和一个结束位 • 卡识别操作 • 通过命令寄存器(MMCCMD)发出GO_IDLE_STATE广播命令，使所有卡进入静止状态； • 发出ALL_SEND_CID广播命令，通知所有卡进行识别操作 • 等待卡回应，如果有卡进行回应则进行第4步，否则停止 • 从回应寄存器（MMCRSP7~ MMCRSP70）中读取CID，并通过SET_RELATIVE_ADDR命令为存储卡分配一个相应的地址； • 返回第（3）步

  48. 单块写操作 • 向参数寄存器MMCARG写入要进行写的卡的相关地址，地址的高位写入MMCARGH，低位写入MMCARGL； • 通过命令寄存器发出SELECT/DESELECT_CARD广播命令，该命令用来选择/不选某块卡； • 向参数寄存器写入目标地址； • 向数据传送寄存器写入所传送的数据块中的第一个字节； • 向存储卡发出WRITE_BLOCK命令； • 用状态寄存器0检测错误，在判断字节发送成功后，如果数据没有全部写完则进入第（7）步，如果写完了则停止； • 写入数据块的下一个字节，并返回第（6）步。

  49. 单块读操作 • 向参数寄存器写入卡的相应地址； • 通过命令寄存器发出SELECT/DESELECT_CARD广播命令，该命令用来选择/不选某块卡； • 向参数寄存器写入目标地址； • 如果块的长度同先前操作中块的长度不同，则发出SET_BLOCKLEN命令改变块的长度； • 发出READ_SINGLE_BLOCK命令； • 用状态寄存器0检测错误，在判断字节被成功的接收后，如果数据没有全部接收完则进入第（7）步，如果接收完了则停止； • 从数据接收寄存器中读取新的数据字节，并返回第（6）步

  50. 多块读操作 • 向参数寄存器写入卡的相应地址； • 如果块的长度同先前操作中块的长度不同，则发出SET_BLOCKLEN命令改变块的长度，数据块的长度必须是512字节； • 发出READ_MULT_BLOCKS命令； • 用状态寄存器0检测错误，在判断字节被成功的接收后，如果数据没有全部接收则进入第5步，如果数据接收完了则进入第（6）步； • 从数据接收寄存器中读取新的数据字节，并返回第（4）步； • 发出STOP_TRANSMISSION命令

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