基于CPLD的DSP與聲卡接口技術(shù)

　　使用復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)可提高系統(tǒng)集成度、降低噪聲、增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性并降低成本，同時(shí)它不僅具有電擦除特性，而且出現(xiàn)了邊緣掃描及在線編程等高級特性，因而可用于狀態(tài)機(jī)、同步、譯碼、解碼、計(jì)數(shù)、總線接口等很多方面，在信號處理領(lǐng)域的應(yīng)用也非?；钴S。MAX7000系列是ALTERA公司采用先進(jìn)的0.8μmCMOSEEPROM技術(shù)制造的高性能、高密度的CPLD[1]。MAX7000的結(jié)構(gòu)可完全模仿TFL，并可將SSI，MSI，LSI和傳統(tǒng)PLD的邏輯函數(shù)高密度地集成。EPM7128S是MAX7000系列的高密度器件，它有128個(gè)邏輯宏單元和最大100個(gè)輸入，具有在系統(tǒng)編程(ISP)特性，非常適合輸入、輸出端要求較多的邏輯復(fù)雜的控制密集型系統(tǒng)。將EPM7128S用到DSP與ISA總線聲卡的接口電路中，不僅使整個(gè)系統(tǒng)體積顯著減小，且硬件故障率明顯降低，調(diào)試工作也變得很容易。DSP與ISA總線聲卡的接口原理聲卡的工作原理圖1示出了聲卡的基本工作原理：主機(jī)通過總線將數(shù)字化的聲音信號以PCM方式送到數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D/A)，將數(shù)字信號變成模擬的音頻信號;同時(shí)又可以通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)將傳聲器或CD的輸入信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行各種處理。實(shí)際具體聲卡的硬件結(jié)構(gòu)請參閱有關(guān)資料和手冊。

　　2.2WSS兼容聲卡和ISA總線硬件接口

　　WSS是Microsoft公司為統(tǒng)一聲卡的標(biāo)準(zhǔn)、提供方便的應(yīng)用而提出的Windows環(huán)境下多媒體擴(kuò)展定義的音頻子系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，它包括硬件平臺(tái)和軟件接口。該類聲卡的硬件結(jié)構(gòu)主要包括聲音處理芯片/組、功率放大器、總線連接端口、輸入輸出端口、MIDI及游戲桿接口、CD音頻連接器等m。根據(jù)實(shí)際需要，只需了解聲卡與ISA總線的接口信號及時(shí)序要求。要實(shí)現(xiàn)DSP對聲卡的直接操作，DSP系統(tǒng)必須提供上述ISA總線信號。

　　DSP一般可提供數(shù)據(jù)信號線、地址信號線、IO讀寫信號線和READY信號線，同時(shí)還有多個(gè)中斷輸入引腳，但并不直接具備DMA功能引腳，這給DSP與聲卡之間的接口帶來了不便，這也正是筆者所要解決的問題。

　　2.3TMS320C2XX使用HOLD操作的DMA

　　TMS320C2XX[~實(shí)現(xiàn)DMA功能的關(guān)鍵是，該類芯片提供了兩個(gè)信號引腳：HOLD/INTl和HOLDA，這兩個(gè)信號控制的HOLD操作過程為：

　　(1)HOLD，外部設(shè)備可以把該引腳驅(qū)動(dòng)到低電平從而請求對外部總線的控制。如果HOLD/INTl中斷線被允許，那么這將觸發(fā)中斷。

　　(2)HOLDA，在響應(yīng)HOLD中斷時(shí)，軟件邏輯可以使處理器發(fā)出HOLDA應(yīng)答信號，表示它將放棄對其外部總線的控制。根據(jù)百Z圃5五，外部地址信號(A15~A0)、數(shù)據(jù)信號(D15~D0)以及存儲(chǔ)器控制信號(P5，DS，BR，STRB，R/W，RD,WE)被置為高阻狀態(tài)。

　　從(1)、(2)可以看出C2XX的HOLD操作允許對外部程序、數(shù)據(jù)以及I/O空間進(jìn)行直接存儲(chǔ)器訪問，但該功能是在INTl中斷程序中實(shí)現(xiàn)的，因而中斷線INTl對下降沿和上升沿兩者都應(yīng)敏感。當(dāng)C2XX檢測到下降沿時(shí)，它完成正在執(zhí)行的當(dāng)前指令，然后迫使程序控制轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)子程序，此子程序執(zhí)行IDLE(空閑)指令。根據(jù)IDLE，HOLDA變?yōu)橛行Ф獠靠偩€被置為高阻狀態(tài)。只有在檢測到HOLD/INTl引腳上的上升沿之后，CPU才退出IDLE狀態(tài)，HOLDA變?yōu)闊o效，并使外部總線返回到正常狀態(tài)。

　　從以上分析可以看出C2XX的DMA操作與PC機(jī)中的DMA操作的區(qū)別。在PC機(jī)中，CPU收到DMA請求信號后，迫使CPU在現(xiàn)行的總線周期結(jié)束后，使其地址、數(shù)據(jù)和部分控制引腳處于三態(tài)，從而讓出總線的控制權(quán)，并給出一個(gè)DMA響應(yīng)信號;在DMA操作完成后，DMA請求信號無效以后，CPU再恢復(fù)對系統(tǒng)總線的控制。而在C2XX中，DMA申請信號將引起C2XX中斷，在中斷程序中發(fā)出軟件指令使C2XX各信號引腳處于三態(tài)，同時(shí)也給出了一個(gè)DMA響應(yīng)信號;在DMA操作完成后，C2XX檢測到DMA請求信號無效以后，雖然總線返回到正常狀態(tài)，C2XX仍處在中斷程序中。從以上分析可知，盡管中斷需要保護(hù)斷點(diǎn)和現(xiàn)場，使得C2XX的DMA的處理速度與PC機(jī)相比要低得多，但畢竟C2XX也實(shí)現(xiàn)了DMA操作，從而可借助DMA控制器8237實(shí)現(xiàn)對聲卡的DMA操作訪問[4]。