基于PSoC3的多通訊接口時(shí)的DMA設(shè)計(jì)

　　通過(guò)拖曳到原理圖編輯器可以放置DMA 模塊，每次拖曳的DMA 會(huì)使用一個(gè)通道。DMA 模塊的輸入輸出地址等需要在代碼中進(jìn)行配置，而通過(guò)原理圖配置的都是控制管腳和控制信息。在原理圖上DMA 模塊的表現(xiàn)如下圖7 所示。

圖7 DMA 模塊

　　它的輸入輸出的管腳共有三個(gè)。

　　nrq - 輸出管腳。該管教用于表征DMA的傳輸完成，用來(lái)通知中斷控制器產(chǎn)生中斷或者用來(lái)觸發(fā)其他邏輯。當(dāng)完成傳輸之后DMA會(huì)生成一個(gè)2個(gè)總線周期的脈沖。

　　drq - 輸入管腳(可選)。該管腳是可選管腳，只有在觸發(fā)條件選擇為硬件的時(shí)候才可見(jiàn)。該管腳可以連接到產(chǎn)生DMA事務(wù)請(qǐng)求的模塊，觸發(fā)條件可以配置成電平觸發(fā)或邊沿觸發(fā)。

　　trq - 輸入管腳(可選)。該管腳是可選管腳，只有在結(jié)束條件選為硬件時(shí)才可見(jiàn)。該管腳觸發(fā)之后，DMA會(huì)停止數(shù)據(jù)傳輸。

　　在配置完成硬件連接以后，使用配置向?qū)?lái)完成對(duì)DMA的如下參數(shù)的配置:

　　·Byte Per Burst - 每次執(zhí)行Burst傳輸傳送的字節(jié)數(shù)

　　·Transaction Descriptor 的數(shù)量

　　·Endian (Big / Little)的配置

　　·傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)

　　·目標(biāo)地址

　　·源地址

　　·地址遞增模式

　　·TD連接模式

　　在PSoC Creator中打開(kāi)DMA向?qū)?，選擇要配置的DMA，進(jìn)入第一個(gè)頁(yè)面如圖8所示。

圖8 DMA 向?qū)?-配置

　　該界面主要配置目標(biāo)和源地址的范圍。支持地址段在SRAM,FLASH,EEPROM中。其次是配置Burst的字節(jié)數(shù)以及該DMA中的事務(wù)描述符的數(shù)量和連接關(guān)系。在完成該步驟之后，會(huì)進(jìn)入下個(gè)配置界面，主要配置其他的詳細(xì)參數(shù)。如圖9 所示。

圖9 DMA詳細(xì)配置

　　在圖9中輸入事務(wù)描述符號(hào)的參數(shù)。其中最為常用而且重要的參數(shù)包括：源地址，目標(biāo)地址，地址遞增模式，以及事務(wù)描述符的連接模式。在完成該步驟之后，點(diǎn)擊下一步，就會(huì)生成相應(yīng)的配置代碼，如圖10所示。

圖10 DMA 生成代碼

　　復(fù)制上述代碼到程序的初始化模塊中，并對(duì)需要的地方進(jìn)行細(xì)微的修改，就可以完成DMA的初始化。在程序運(yùn)行時(shí)，DMA會(huì)根據(jù)請(qǐng)求自動(dòng)把數(shù)據(jù)從源地址搬運(yùn)到目標(biāo)地址。

　　3.2 DMA應(yīng)用于多通訊端口實(shí)例

　　DMA的數(shù)據(jù)傳輸可以極大提高基于PSoC3系統(tǒng)的吞吐率。以一個(gè)系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)通過(guò)SPI接收別的系統(tǒng)的輸入，并通過(guò)UART傳送到主機(jī)系統(tǒng)中。圖11給出了基于傳統(tǒng)MCU和基于PSoC3 DMA的兩種程序流程圖進(jìn)行比較（不考慮兩種傳送速率不匹配的情況）。

圖11 (a) 傳統(tǒng)MCU設(shè)計(jì) (b) PSoC3 DMA的設(shè)計(jì)

　　傳統(tǒng)的MCU需要初始化SPI和UART通訊模塊，并配置兩者的中斷。當(dāng)SPI的Buffer滿(mǎn)了之后，就產(chǎn)生中斷，中斷程序首先中止新的SPI傳輸，然后檢測(cè)UART的Buffer，如果不為空就等待舊的數(shù)據(jù)傳送完。為空之后就把SPI的數(shù)據(jù)復(fù)制到TX Buffer 并打開(kāi)SPI接收后續(xù)數(shù)據(jù)。

　　基于PSoC3 DMA的設(shè)計(jì)中，可以基于原理圖實(shí)現(xiàn)上述的邏輯。如圖12所示。

圖12 系統(tǒng)邏輯圖

　　當(dāng)SPI的Full信號(hào)和UART的Empty信號(hào)同時(shí)有效的時(shí)候，觸發(fā)DMA傳輸，把SPI Buffer中的數(shù)據(jù)傳送到UART的Buffer中。不需要CPU的干預(yù)就能夠完成多通訊口之間的數(shù)據(jù)共享。

　　該通訊實(shí)例只是為了表明DMA在多通訊端口數(shù)據(jù)傳輸中的作用。在實(shí)際的實(shí)現(xiàn)中，DMA可以操作的通訊端口包括：

　　·USB的端點(diǎn)

　　·UART的Buffer

　　·SPI的Buffer

　　·I2S的Buffer

　　·其他各種自定義的通訊協(xié)議

　　通過(guò)DMA可以高效的實(shí)現(xiàn)通訊接口之間的如下操作：

　　·各通訊端口之間的數(shù)據(jù)搬移

　　·通訊端口Buffer到PSoC3數(shù)字和模擬模塊之間的傳輸

　　·通訊端口Buffer自動(dòng)存放到內(nèi)存之中

　　·內(nèi)存到通訊口的數(shù)據(jù)搬移

　　·數(shù)字、模擬模塊到通訊口的數(shù)據(jù)搬移

　　四、 總結(jié)

　　Cypress PSoC3處理器集成了多種可編程的數(shù)字模擬資源以及布線資源，以及一些專(zhuān)用的通訊和控制設(shè)備，可以極大地方便各種嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用。PSoC Creator作為PSoC3的開(kāi)發(fā)工具，能夠提供基于原理圖，功能組件的設(shè)計(jì)模式。使得用戶(hù)能夠用簡(jiǎn)單有效的方式來(lái)完成復(fù)雜的可編程系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

　　通訊作為嵌入式系統(tǒng)的重要部分，在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要占用一定的CPU時(shí)間來(lái)處理。本文介紹的基于PSoC3的新設(shè)計(jì)方式，采用DMA高效的處理嵌入式系統(tǒng)通訊而不占用CPU處理時(shí)間，同時(shí)還可以基于PSoC3的靈活配置實(shí)現(xiàn)多路DMA并行操作以降低系統(tǒng)硬件成本。這種新方式能夠極大地提高基于PSoC3系統(tǒng)的吞吐能力和系統(tǒng)運(yùn)行效率。