【DSP】直接存储器访问（DMA）控制器——TMS320VC5509A（上篇）

本文根据《TMS320VC5509 Direct Memory Access (DMA) Controller Reference Guide (Rev. A)》——TI官方提供的文档，翻译整理得到。

TMS320VC5509A资料的官方下载路径：

TMS320VC5509A官方提供文档下载（全）

TMS320VC5509A官方提供文档下载（DMA）

 

DMA控制器简介

当CPU在后台工作时，DMA控制器可以：

1. 实现片内存储器、片外存储器、片上外围设备之间传送数据；
2. 在主机接口（HPI）和存储器直接传送数据。

DMA控制器特征：

1. DMA操作独立于CPU；
2. 有4个标准端口，每个数据源（内部双口存取RAM、内部单口存取RAM、外部存储器、外设）对应一个；
3. 有一个辅助端口，控制主机接口HPI和内存之间的数据传输；
4. 6条通道容许DMA控制器在标准端口之间保持6个独立块传输；
5. 通过位指定每条通道的低或高优先级；
6. 事件同步功能，每条通道的数据传输可以独立于事件发生；
7. 每条通道都可以申请中断；
8. 软件可选择更新数据传输源和目标地址；
9. 有一个专用空闲控制位域。

下图是DMA控制器功能框图：

 

DMA控制器通道和端口存取方式

DMA控制器有6条通道，在4个标准端口之间传输数据，每个通道从1个端口（数据源）读取数据、写数据到相同端口或另一端口（目标）。每条通道有1个先进先出（FIFO）缓冲器，允许数据传输分成2个阶段。端口读访问，传输来自于源端口的数据到FIFO缓冲器；端口写访问，传输FIFO缓冲器中的数据到目标端口。在1条通道中，传输数据所需要的一系列条件称为通道上下文。

在6条通道中，每一条都包含1个可编程和可更新寄存器结构。也就是说，每条DMA通道有两套寄存器，即设置寄存器和工作寄存器。通过代码可以修改配置寄存器。当数据正在传输时，配置寄存器的内容被复制到工作寄存器，并且DMA控制器使用工作寄存器去控制通道动作。只要通过代码使能通道（DMACCR中EN=1），配置寄存器的内容就被复制到了工作寄存器中。此外，如果自动初始化模式被打开（DMACCR中AUTOINIT=1），复制工作发生在两个块传输中间。

当DMA控制器以当前设定状态正在运行时，可以通过编程修改一些配置寄存器，改变下一次数据块的传输。下次传输将使用新的配置，而不需要停止DMA控制器。DMACSDP、DMACCR、DMACSR、DMAGCR、DMAGSCR、DMAGTCR寄存器不能被修改。当DMA通道正在运行时，如果修改这些寄存器，会引起对通道不可预料的操作。

DMA通道自动初始化

一个数据块传输完成后，DMA控制器自动地使通道无效。如果通道需要再次使用，CPU重新编程，设定通道新配置，并重新使能DMA通道；或者DMA控制器自动地重新初始化设置和重新使能通道。

当自动初始化设定被使用时，一次数据块传输完成。DMA控制器自动地从配置寄存器到工作寄存器重新复制通道配置值，并重新使能通道，使通道再次工作。自动初始化设定通过设定通道寄存器DMACCR的AUTOINIT位来实现。

当设定为自动初始化时，DMACCR中ENDPROG和REPEAT两位被使用。ENDPROG是一个握手控制位，用于CPU和DMA控制器寄存器复制过程的状态通信过程。REPEAT用来控制DMA控制器是否等待来自CPU对配置寄存器已经被复制完成的指示。

通道控制寄存器（DMACCR）部分字段

位	字段	值	描述
11	ENDPROG	0 1	DMA控制器已经完成了对寄存器设置的复制工作，配置寄存器准备好编程 结束编程
9	REPEAT	0 1	当ENDPROG=1时重复，一旦DMA传输完成，自动初始化将等到ENDPROG=1后再执行 无论ENDPROG位，一旦DMA传输完成，自动初始化将执行
8	AUTOINIT	0 1	自动初始化无效，当前数据块传输完成后，通道停止工作 自动初始化使能，当前数据块传输完成后，DMA控制器重新初始化通道并开始新的传输

DMA数据传输单元

DMA控制器有4种数据传输单元，即字节（Byte）、要素（Element）、帧（Frame）、块（Block）。字节是一个8位值，是DMA数据传输的最小单元。要素是一个或多个字节作为一个单元去传输，取决于编程数据类型，一个要素可以是一个8位、16位或者32位的值。一个要素的传输不能被打断。帧时由一个或多个要素构成，作为一个单元去传输，帧传输时能在要素之间被中断。块是由一个或多个帧构成，每条通道能传输一个块数据一次或多次。数据块的传输在帧之间或要素之间能被中断。

通道起始地址配置

当一个数据在DMA通道中传输时，读的第一个地址称为源起始地址，写入的第一个地址称为目标起始地址。这些都是字节地址。对应DMA来说，在存储器或I/O空间，每8位对应一个地址。每条通道包括下列定义开始地址的寄存器，同时DMA控制器能够访问所有内部、外部存储器和I/O空间（包括DSP外设寄存器）。

DMA传输起始地址寄存器

寄存器名	装入内容	寄存器名	装入内容
DMACSSAL	源起始地址（低位部分）	DMACDSAL	目标起始地址（低位部分）
DMACSSAU	源起始地址（高位部分）	DMACDSAU	目标起始地址（高位部分）

1、存储器起始地址

CPU使用23位地址，DMA控制器使用24位地址。为了将源或目标地址装入起始地址寄存器，需要执行下列操作。

1. 识别正确的地址。如果有一个字地址，左移1位形成23位地址。
2. 装入字节地址的16位最低有效位到DMACSSAL寄存器或DMACDSAL寄存器。
3. 装入字节地址的8位最高有效位到DMACSSAU寄存器或DMACDSAU寄存器的低8位。

2、I/O起始地址

对于I/O空间映射，CPU使用16位字地址，DMA控制器使用17位字节地址。为了将源或目标地址装入起始地址寄存器，需要执行下列操作。

1. 识别正确的地址。如果有一个字地址，左移1位形成17位地址。
2. 装入字节地址的16位最低有效位到DMACSSAL寄存器或DMACDSAL寄存器。
3. 装入字节地址的最高有效位到DMACSSAU寄存器或DMACDSAU寄存器的最低有效位。