基于FPGA和DSP的微振動(dòng)傳感器信號(hào)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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2．2．2 EDMA3控制器
TMS320C6747內(nèi)的EDMA3控制器是一個(gè)高效的數(shù)據(jù)傳輸引擎，可在沒(méi)有CPU參與的前提下，完成DSP存儲(chǔ)空間內(nèi)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移，保證CPU核心專(zhuān)注于信號(hào)處理算法的運(yùn)算。
EDMA3傳輸有3種觸發(fā)方式：事件觸發(fā)、連鎖觸發(fā)和CPU觸發(fā)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇事件觸發(fā)，FPGA內(nèi)FIFO的half_full輸出信號(hào)和DSP的GP4[2]相連，滿(mǎn)足條件會(huì)自動(dòng)觸發(fā)一個(gè)EDMA請(qǐng)求，執(zhí)行對(duì)應(yīng)于參數(shù)RAM的數(shù)據(jù)傳輸。
EDMA3數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂仆ㄟ^(guò)設(shè)置參數(shù)RAM來(lái)實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)置OPT=0x0010000C。其中TCINTEN位置1，當(dāng)最后傳輸事務(wù)完成之后會(huì)觸發(fā)DSP系統(tǒng)的EDMA中斷；STATIC位置1，在EDMA事務(wù)傳輸請(qǐng)求完成之后參數(shù)RAM不會(huì)被更新或者鏈接到別的參數(shù)RAM；SYNCDIM位置1，EDMA傳輸類(lèi)型是二維，每一個(gè)傳輸請(qǐng)求傳輸BCNT x ACNT字節(jié)。
為使EDMA事件傳輸及中斷能夠被觸發(fā)并順利執(zhí)行，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行下列配置：
(1)GPIO4[2]配置為邊沿觸發(fā)，且打開(kāi)中斷使能；
(2)對(duì)EDMA寄存器EESR相應(yīng)位寫(xiě)1，使EER相應(yīng)位置1，使EDMA3CC監(jiān)測(cè)外部觸發(fā)事件；
(3)配置EDMA的參數(shù)RAM并寫(xiě)進(jìn)配置寄存器，定義EDMA數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮?shù)；
(4)配置EDMA寄存器DMAQNUM，映射GP4[2]中斷對(duì)應(yīng)的28號(hào)事件到隊(duì)列0；
(5)配置EDMA寄存器DRAE[1]，使能EDMA傳輸完成產(chǎn)生的中斷；
(6)置EDMA寄存器IER相應(yīng)位為1，使對(duì)應(yīng)通道的傳輸完成能觸發(fā)EDMA中斷；
(7)DSP控制寄存器IER．NMIE置1，使能DSP所有非重啟的中斷；
(8)DSP控制寄存器CSR．GIE置1，打開(kāi)DSP中斷的總開(kāi)關(guān)。
2．3 FPGA和DSP接口
系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用FPGA和DSP雙核心，F(xiàn)PGA在并行運(yùn)算方面有很高的效率，可負(fù)責(zé)控制信號(hào)的采集和預(yù)處理，而DSP擅長(zhǎng)信號(hào)處理，負(fù)責(zé)信號(hào)的算法，保證系統(tǒng)的高效運(yùn)行。FPGA和DSP的接口設(shè)計(jì)是保證兩者進(jìn)行有效通信的關(guān)鍵。
本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中DSP通過(guò)EMIFA和FPGA相連的物理接口如圖2所示。接口的信號(hào)線(xiàn)可分3部分：DSP對(duì)FPGA的控制線(xiàn)，F(xiàn)PGA通知DSP的中斷信號(hào)線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn)。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/189702.htm
(1)控制線(xiàn)：在FPGA內(nèi)部和DSP相連的是一個(gè)輸出FIFO，它的片選信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)和寫(xiě)使能信號(hào)對(duì)應(yīng)于TMS320C6747的信號(hào)EMA_CS3，EMA_ CLK，EMA_WE信號(hào)；而讀使能信號(hào)由EMA_OE，EMA_CS3和EMA_CLK共同產(chǎn)生，因?yàn)镋MIFA的每一個(gè)讀時(shí)序包含多個(gè)EMA_CLK時(shí)鐘周期，在EMA_OE有效電平期間，F(xiàn)IFO的讀使能信號(hào)只能持續(xù)一個(gè)時(shí)鐘周期，否則多個(gè)數(shù)據(jù)將被讀出。
(2)中斷信號(hào)線(xiàn)：FIFO的信號(hào)線(xiàn)half_full和C6747的其中一個(gè)通用管腳GP4[2]相連，通過(guò)配置GPIO的配置寄存器SET_RIS_TRIG45，CLR_ FAL_TRIG45和BINTEN，GPIO4[2]電平由低到高的變化將會(huì)產(chǎn)生中斷。
(3)數(shù)據(jù)線(xiàn)：EMIFA的數(shù)據(jù)線(xiàn)是16位，12位的FIFO的輸出數(shù)據(jù)線(xiàn)直接和EMIFA的EMA_D低12位相連，在FPGA中配置與EMA_D高4位相連的管腳一直為0。
3 軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括FPGA模塊和DSP模塊的軟件流程控制，F(xiàn)PGA模塊內(nèi)部主要是FIFO設(shè)計(jì)，控制數(shù)據(jù)的采集以及配合DSP進(jìn)行通信，而在DSP模塊中主要包含EDMA數(shù)據(jù)傳輸控制和算法處理。
3．1 FPGA的FIFO
FPGA模塊采用Xilinx公司的XC4VSX35型號(hào)，其內(nèi)部設(shè)計(jì)有DCM模塊和FIFO模塊。DCM模塊和外部的晶振相連，引入時(shí)鐘信號(hào)，通過(guò)DCM輸出時(shí)鐘信號(hào)給AD9235作時(shí)鐘信號(hào)以及FPGA內(nèi)部FIFO的寫(xiě)時(shí)鐘信號(hào)。FIFO模塊設(shè)有相互獨(dú)立的讀寫(xiě)時(shí)鐘，是異步讀寫(xiě)方式，能夠協(xié)調(diào)模／數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和DSP模塊之間的工作，把數(shù)據(jù)從模／數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸出轉(zhuǎn)移到DSP模塊。
FIFO模塊采用XC4VSX35內(nèi)部的Block RAM，通過(guò)IP核配置的方式，生成所需的FIFO緩沖存儲(chǔ)器，F(xiàn)IFO的寫(xiě)入時(shí)鐘由FPGA內(nèi)部的DCM提供。在寫(xiě)入時(shí)鐘的控制下AD9235的輸出數(shù)據(jù)寫(xiě)入FIFO緩沖器，當(dāng)FIFO內(nèi)數(shù)據(jù)數(shù)量達(dá)到設(shè)定值時(shí)，F(xiàn)IFO的half_full信號(hào)線(xiàn)電平由低轉(zhuǎn)高，以GPIO中斷的方式觸發(fā)DSP的EDMA事務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移。圖3是ISE7．1中FIFO的仿真時(shí)序圖。
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