ADSP2106x中DMA的应用

发布时间:2007/9/11 0:00:00 访问次数:560

摘要：直接内存存取（DMA）是DSP芯片中用于快速数据交换的重要技术，对AD公司的浮点系列芯片ADSP2106x中的DMA的应用进行了详细介绍，并给出实际应用中的一些例子。

关键词： DMA 浮点系列芯片ADSP2106x

１ DMA概述

直接内存存取（DMA）对计算机系统是非常重要的。它可以使CPU在运行指令的同时，系统能实现从外部存储器或设备中存取数据，也可以在CPU不参与的情况下，由专用的DMA设备存取数据。

对于浮点DSP芯片来讲，DMA的作用更是重要。众所周知，DSP芯片主要是面向实时的信号处理，其核心的运算部件具有很高的运算速度，常以MFLOPS（每秒百万次浮点运算）来衡量。ADSP2106x为120MFLOPS，但该速度是以存储在芯片内部存储器中的程序和数据为前提的。在DSP内部往往采用多总线的哈佛结构，数据总线和程序总线相互独立，即指令的存取和数据的存取并行不悖；另外在ADSP2106x内部还有各种接口总线，用以提高数据的流通能力。但在芯片的外部，所有的总线都合并在一起了。因此为了发挥DSP核心运算单元的高速运算能力，首先必须把程序和数据传输到芯片的内存中，这通常需要DMA操作来实现。

另一方面，DSP系统总要与各种外部信号打交道，它从外部输入数字信号，经过各种算法的处理后，再输出给其他设备。不仅如此，对于浮点DSP系统，数据的输入和输出常常是连续不断的。试想，如果用DSP的核心部件来完成数据的输入和输出，它高速的运算能力又如何发挥得出来呢？所以，浮点系列的DSP芯片大都把DMA控制部分直接集成到了芯片上，用DMA来完成数据的输入和输出。

高效的DSP系统通常采用图１所示的结构。在内存中开辟出四块缓存区，两个作为输入缓存，两个作为输出缓存，用来实现输入、输出的乒乓切换。核心处理单元直接从输入缓存中取数运算，然后把运算结果写入输出缓存；而数据从外部接口的输入和输出则完全由DMA来实现，不需核心处理单元的参与。只要核心处理单元的运算速度和DMA的数据率满足要求，图１所示的结构就可以完成连续的数据流输入和输出。当然，从外部看，数据的输入和输出是连续的，但在芯片内部却是分段处理的。分段处理虽然带来一些误差，但只要缓存的数据足够长，就可以使误差降到允许的范围。因为间隔越长，前后数据间的相关性越小，相互间的影响就越小，故分段处理是可行的。由于分段处理，也给DSP芯片的结构带来了一个重要影响，那就是尽可能地增加其内部存储器的容量。对于ＡDSP21060，其内部的SRAM容量达4Mbit，可以满足大多数分段处理的需要。

下面首先对ADSP2106x中的DMA做概要介绍，然后对几种典型的DMA操作进行详细分析。

２ ADSP2106x中的DMA

ADSP2106x中的片内DMA控制器可以同时控制10个通道的DMA，完成下列类型的数据传输操作：

·内存外存或外部存储器映射设备

·内存其他ADSP2106x的内存

·内存主机接口

·内存串行口

·内存Link口

·内存外部设备

·外存外部设备

丰富的数据流向可以使ADSP2106x实现对各种外设的接口；另外，由于ADSP2106x的内存是双口SRAM，因此在进行上述DMA操作的同时，核心处理单元仍可以读写内存，使DMA操作与内部运算处理达到高度的并行性。当然，应尽量避免二者同时对同一内存地址进行读写。

每个DMA通道都有一个（或两个）用FIFO实现的数据缓存器，最大的缓冲深度为６级，用以提高DMA数据传输率。所有的DMA数据传输都是通过这10个数据缓存器来完成的，这些缓存器如表１所示。其中通道1、3、6、7都是两个缓存器共用一个DMA通道。所有数据缓存器作为I/O寄存器被映射到内存的前256个地址中。

DMA的编程是通过内部核心处理单元或外部主机对片内有关的I/O寄存器设置来实现的，这些I/O口寄存器也被映射到内存的前256个地址上。与DMA操作有关