ADSP-218X的IDMA接口自举设计
关键词：DSP ADSP-218X IDMA 主机 自举
随着DSP芯片技术的发展，其种类和型号日益增多。ADI公司推出了ADSP-218X系列16位定点DSP，它的IDMA接口极具特色。
1 IDMA接口介绍
IDMA接口是一个并行的I/O接口， 主机可通过IDMA接口为DSP下载程序、读/写DSP的内部存储器。下面简称ADSP-218X为218X。IDMA接口的读/写访问是完全异步的。也就是说在DSP全速运行时，主机可访问DSP的内部程序空间和数据空间。
IDMA接口引脚定义如表1所列。其中I/O是针对DSP来说的，I是输入信号，O是输出信号。
表1 IDMA接口引脚定义
| 引脚名 | I/O | 功 能 描 述 |
| IS | I | IDMA接口片选信号 |
| IRD | I | IDMA接口读信号。当IS和IRD同时有效时，开始一个IDMA读周期 |
| IWR | I | IDMA接口写信号。当IS和IWR同时有效时，开始一个IDMA写周期 |
| IAL | I | IDMA接口地址锁存信号。当IS和IAL同时有效时，开始一个IDMA地址锁存序列。此时主机应将访问IDMA的起台地址送到IAD0～15上 |
| IACK | O | IDMA接口允许访问的确认信号 |
| IAD0～15 | I/O | IDMA接口的16位地址/数据总线 |
当IS与IAL同时有效时，218X将IAD0～15总线上的地址写入IDMA控制寄存器。虽然主机送到IAD0～15上的是数据，但对218X来说，它是要锁存的地址。该地址的位14是主机通知218X它要访问的是程序空间（PM）还是数据空间（DM），而位0～13是它要访问的存储器的起始地址。主机第一次访问218X的地址就是IDMA控制寄存器所保存的地址，以后每访问一次，就在该地址值的基础上再加1。这个工作由218X自动完成，直到主机通过IAL和IS锁存新的地址。IDMA控制寄存器定义如图1所示。
主机只要先通知218X它要访问的是程序空间还是数据空间以及要访问的起始地址，以后就可以连续读写一段空间的数据。至于218X是如何实现的，对主机来说是透明的。
2 218X与主机的IDMA接口设计
下面介绍218X如何通过IDMA接口自举的系统设计。这样可以减少一个程序片，让218X与主机共用一个程序片。
ADSP-218X有多种型号。不同型号的DSP处理器，要设置不同的模式引脚，才能达到IDMA自举功能。对ADSP-2181和ADSP-2183来说，要分别设置模式引脚MMAP=0，引脚BMODE=1。对于其它型号的ADSP-218X芯片来说，模式引脚分别设置为Mode A=1，Mode=1，Mode C=0。如果该型号的218X还有模式引脚Mode D的话，要设置为0。模式引脚如此设置，表示218X是通过IDMA接口进行自举的。
图1
218X占用主机的一个片选信号。对于主机来说，218X只占用两个I/O地址空间，一个是控制端口地址（此时IAL为1），另一个是数据端口地址（此时IAL为0），因此可将主机的地址线A1与218X的IAL相连。而218X的IACK与主机的一个输入引脚相连，主机通过查询它来判断218X是否繁忙。其它信号接线如图2所示。
3 218X程序与主机程序的连接
目前大多数主机系统提供C编译器，因此主机采用C语言进行编程，既便于理解又具有实用价值。本文以ADSP-2185为例说明如何将218X目标代码链接到主机源程序中。
218X程序编完后，用ADI公司提供的VisualDSP++ for 21xx软件将它编译生成218X的目标文件，后缀名为DEX。在VisualDSP++ for 21xx软件中的还有一个转换工具elfsp121，它将218X目标代码转换成便于IDMA下载的文件。如果218X的目标文件为EXAMPLE1.DEX，可以按下面格式调用。
c:EXAMPLE1.DXE DSP.OUT -idma
其中的开关-idma表示要将EXAMPLE1.DXE转换为IDMA下载格式，输出文件为DSP.OUT。下面简单地表示一下DSP.OUT文件格式。
0040
4000
FFFF
FFFE
…
可以看出它不是C语言格式，因此要将DSP.OUT改写成DSP.H。它内含C语言格式的常量数组，供主机下载程序代码到218X使其自举。
下面对DSP.H文件内容进行编写，并分析其结构。
注：在←及以后的内容DSP.H文件中是没有的，只是帮助说明。
#define MAX_CODE_LEN 257
unsigned short DSP_ROM_CODE[MAX_CODE_LEN]={←32位机使用short,而16位机要将short改为int 0x0040, ←当前一段要下载的代码长度为0x40，不包含IDMA控制字
0x4000, ←IDMA控制字。先初始化数据空间，地址为数据空间的0x0000，其中4表示访问的是DM数据空间
0xFFFF, ←第一个数据字
0xFFFE, ←第二个数据字
…………
0x001F，←第0x40个数据字
0x00B8，←当前一段要下载的代码长度
0x0001，←IDMA控制字。下面下载程序代码至PM程序空间，起始地址为0x0001
0x0000，←第1个程序代码的高16位一个程序代码由24位的字组成，因此要下载两个字
0x0000，←第1个程序代码的低8位
…………
0x000F，←最后一个程序代码的低8位，相当于下载的第0xB8个程序字
0x0002，←当前段长度为2，218X的IDMA口程序下载最后是对程序空间地址0写代码。
0x0000, ←IDMA控制字。下载程序代码至PM程序空间，起始地址为0x0000，一写完，218X就开始运行程序
0x1803,
0x000F,
0xffff};←0xffff表示下面没有数据要主机下载了
从上面描述可以看出，主机下载218X程序时，要多个段。如果218X程序在数据空间定义了常量数组，就要先下载数据段，然后下载程序段最后再对程序空间地址0x0000写代码。如果218X工作在IDMA接口自举模式下，在系统复位后，218X并不执行程序。一旦主机对程序空间地址0x0000写了代码，218X才开始运行程序。
4 主机下载218X程序
在主机的C程序中，将DSP.H作为头文件，DSP_ROM_CODE是填充218X程序的常量数组，数组长度由MAX_CODE_LEN宏定义。由主机将DSP_ROM_CODE中的数据按其格式下载到218X中。这样主机源泉程序无需修改。下面给出主机下载218X程序的主要程序。
对主机来说，DSP_ADDR是218X的控制端口地址，注意其地址A1为1；DSP_DATA是218X的数据端口，地址A1为0。这是因为A1接218X的IAL引脚。
#define DSP_ADDR (*(volatile unsigned short *)0x300002
#define DSP_DATA (*(volatile unsigned short*)0x300000)
//功能：判断218X的IACK信号是否有效。主机每进行一次IDMA访问前都要先判IACK。
Void wait_ack(void)
{unsigned char ch;
while(1)/*查询I/O口，判断IACK是否为低，为低则已获利218X确认，退出*/
{ch=SIM_PORTF;
if((ch & 0x20)!=0x20)break;
}
}
//功能：完成218X程序下载
void DownCodeToDSP(void)
{unsigned short iCount,ip,idata;
ip=0;
while(1)
{iCount=DSP_ROM_CODE[ip++];//读要写的字节数
if(iCount==0xffff)break;
//当字节数为0xffff时，218X所有段都已下载完成，结束下载wait_ack()；
DSP_ADDR=DSP_ROM_CODE[ip++];
//向218X的IDMA口写起始地址
while(iCount) //此循环完成写一个段
{idata=DSP_ROM_CODE[ip++];
//向218X的IDMA口数据或程序代码
DSP_DATA=idata;
wait_ack();
iCount--;}
}
}
一般单片机的计算功能，特别是乘、除法性能比较差，开发人员可根据自己所要设计的系统的要求，选择相应的主机CPU。要求至少是16位的单片机，因为IDMA接口为16位的地址/数据总线。在程序功能的分配上，让主机完成一些复杂的逻辑运算、通信等功能，主机通过IDMA接口与218X相连；由218X完成极为耗时的乘、除法计算。主机通过IDMA接口为218X下载程序，减少了218X的程序片；双方通过IDMA接口交换数据，这又减少了218X与主机之间的双口RAM。对于主机来说，218X只不过是一个计算协处理器，系统设计成本低而又极为简洁。