ADSP-218X的IDMA接口自舉設計

摘要：介紹ADSP-218X系列DSP芯片的IDMA接口的自舉設計與應用。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設計 ，降低成本。

關鍵詞：DSP ADSP-218X IDMA 主機 自舉

隨著DSP芯片技術的發展，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的內部程序空間和數據空間。

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

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上的是數據，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）還是數據空間（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據空間以及要訪問的起始地址，以后就可以連續讀寫一段空間的數據。至于218X是如何實現的，對主機來說是透明的。

2 218X與主機的IDMA接口設計

下面介紹218X如何通過IDMA接口自舉的系統設計。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，要設置為0。模式引腳如此設置，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），另一個是數據端口地址（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

目前大多數主機系統提供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換工具elfsp121，它將218X目標代碼轉換成便于IDMA下載的文件。如果218X的目標文件為EXAMPLE1.DEX，可以按下面格式調用。

c:EXAMPLE1.DXE DSP.OUT -idma

其中的開關-idma表示要將EXAMPLE1.DXE轉換為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。它內含C語言格式的常量數組，供主機下載程序代碼到218X使其自舉。

下面對DSP.H文件內容進行編寫，并分析其結構。

注：在←及以后的內容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。先初始化數據空間，地址為數據空間的0x0000，其中4表示訪問的是DM數據空間

0xFFFF, ←第一個數據字

0xFFFE, ←第二個數據字

…………

0x001F，←第0x40個數據字

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表示下面沒有數據要主機下載了

從上面描述可以看出，主機下載218X程序時，要多個段。如果218X程序在數據空間定義了常量數組，就要先下載數據段，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，在系統復位后，218X并不執行程序。一旦主機對程序空間地址0x0000寫了代碼，218X才開始運行程序。

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程序的常量數組，數組長度由MAX_CODE_LEN宏定義。由主機將DSP_ROM_CODE中的數據按其格式下載到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的數據端口，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++];//讀要寫的字節數

if(iCount==0xffff)break;

//當字節數為0xffff時，218X所有段都已下載完成，結束下載wait_ack()；

DSP_ADDR=DSP_ROM_CODE[ip++];

//向218X的IDMA口寫起始地址

while(iCount) //此循環完成寫一個段

{idata=DSP_ROM_CODE[ip++];

//向218X的IDMA口數據或程序代碼

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，開發人員可根據自己所要設計的系統的要求，選擇相應的主機CPU。要求至少是16位的單片機，因為IDMA接口為16位的地址/數據總線。在程序功能的分配上，讓主機完成一些復雜的邏輯運算、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接口交換數據，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處理器，系統設計成本低而又極為簡潔。