第4章 EDMA.ppt

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1、第四章第四章 扩展直接存储器访问扩展直接存储器访问(EDMA)1.DMA(Direct Memory Access)的概念uDMA方式不用处理器干预完成M与I/O间数据传送。uDMA期间系统总线由其它主模块控制(驱动)u控制总线的主模块要提供系统的地址及控制信号。uDMA控制器与处理器配合可实现系统的DMA功能。EDMA 数据传输数据传输从 到外部存储器 片内数据存储器片内数据存储器 片内程序存储器 外部存储器传输的实现：由由CPU控制实现数据传输，效率低控制实现数据传输，效率低EDMA直接存储器访问，效率高，不需直接存储器访问，效率高，不需CPU干预干预uEDMA Control Regis

2、tersC621x/C671x DSP 见90页EDMA的特点的特点uEDMA是C621x/C671x/C64x特有的访问方式。uEDMA控制器基于RAM结构u比DMA的增强之处如下提供了16/64个通道（DM642提供了64个通道）由事件触发相应通道的传输通道优先级可设置支持不同结构数据的传输链接独特的快速DMA(QDMA)-QDMA与EDMA的功能类似，但是传输效率更高，尤其适合于需要快速传递数据的场合，CSL中的DAT模块即使用QDMA。C671xEDMA控制器的结构控制器的结构事件寄存器事件寄存器对EDMA事件进行捕获，触发一个EDMA通道开始数据传输。若有多个事件同时发生，则由事件编

3、事件编码器码器进行分辨。参数参数RAM中的传输参数被送入地地址发生器址发生器硬件，产生读写所需的地址。C671xEDMA传输中的几个基本概念传输中的几个基本概念u数据单元(element)的传输：单个数据单元从源地址向目的地址传输，每个数据单元都可以由同步事件触发传输。u帧(frame)：1组数据单元组成1帧，帧中的数据单元可以连续存放，也可以间隔存放，帧可以选择是否受同步事件控制。帧一般用于1维传输。u阵列(array)：1组连续的数据单元组成1个阵列，阵列中的数据单元不允许间隔存放。阵列可以选择是否受同步事件控制。阵列一般用于2维传输。u块(block)：多个帧或多个阵列的数据组成1个数据

4、块u1维（1-D）传输：多个数据帧组成1个1维数据传输，块中帧的个数可以是165536。u2维（2-D）传输：多个数据阵列组成1个2维数据传输，第1维是阵列中的数据单元，第2维是阵列的个数。块中阵列的个数为065535。C671xEDMA传输中的几个基本概念传输中的几个基本概念C671x同步事件同步事件u每个通道都与一个事件关联，由这些事件触发相应通道的传输，不能由多个事件触发u事件寄存器(ER)负责捕获所有的事件，事件使能寄存器(EER)控制每一个事件的使能/禁止u由事件信号的上升沿触发EDMA控制器u如果有多个事件同时发生，则由事件编码器进行排序C671xEDMA的参数的参数RAMu容量为

5、2KB，总共可以存放85组EDMA传输控制参数，其内容包括三部分：16/64个EDMA通道对应的入口参数，每组参数包括6个字（24字节）用于重加载/链接的传输参数组，每组6个字 8个字节空余的RAM可以作为“草稿区”，实际上，只要该区域对应的事件被禁止（即不会用到该参数区），EDMA对应的参数RAM就可以作为“草稿区”。u一旦事件发生器捕捉到某个事件,控制寄存器将从参数RAM的16/64组入口参数中读取事件对应的控制参数，送往地址发生器，发起传输。C671xEDMA参数存储结构参数存储结构可选参数(Options Parameter)参见PDF 104页C671x字段具体含义需查阅参考文献字段

6、具体含义需查阅参考文献TMS320C6000 DSP EDMA Controller Reference Guide(Rev.A).pdfEDMA参数存储结构参数存储结构源地址源地址(SRC)/目标地址目标地址(DST)：32位，位，EDMA访问的起始源地址和目标地访问的起始源地址和目标地址，以字节为单位，通过址，以字节为单位，通过OPT中的中的SUM/DUM位设定对位设定对SRC/DST地址的地址的修改方式。修改方式。数据单元计数数据单元计数(ELECNT)：16bit无符号数，存放无符号数，存放1帧或帧或1个阵列中的数据单个阵列中的数据单元个数，有效范围元个数，有效范围165535，等于，

7、等于0时操作无效。时操作无效。帧帧/阵列计数阵列计数(FRMCNT)：16bit无符号数，存放的是无符号数，存放的是1-D数据传输中的帧计数据传输中的帧计数，或是数，或是2-D数据传输中的阵列计数，最大值为数据传输中的阵列计数，最大值为65536。数据单元数据单元/帧帧/阵列索引阵列索引(Element/Frame/Array Index)：16bit有符号数，有符号数，作为地址修改的索引值。数据单元索引只能应用于作为地址修改的索引值。数据单元索引只能应用于1-D传输，作为下一数传输，作为下一数据单元的地址偏移值据单元的地址偏移值(2-D传输不允许数据单元间隔存放传输不允许数据单元间隔存放)。

8、帧。帧/阵列索引阵列索引用于控制下一帧用于控制下一帧/阵列的地址索引值。阵列的地址索引值。数据计数的重加载数据计数的重加载(Element Count Reload)：16bit无符号数，用于在每无符号数，用于在每帧最后一个数据元素传输之后，重新加载传输计数值。这一参数只应用帧最后一个数据元素传输之后，重新加载传输计数值。这一参数只应用于于1-D传输中。传输中。连接地址连接地址(Link Address)：当设定可选参数中：当设定可选参数中LINK=1时，可以由连接地时，可以由连接地址确定下一个址确定下一个EDMA事件采用参数的装载事件采用参数的装载/重装载地址，从而将多组重装载地址，从而将多

9、组EDMA传输参数形成传输参数形成EDMA传输链。传输链。C671xEDMA的启动的启动两种方式启动EDMA：uCPU启动EDMA/非同步的EDMA：CPU通过写事件置位寄存器(ESR)启动一个EDMA通道，向ESR中某一位写1时，强制触发对应事件，启动1个EDMA通道传输。u由事件触发的EDMA：事件锁存器一旦捕获到一个触发事件，并且事件本身已被使能，那么该事件将启动传输操作u触发EDMA传输的同步事件可以源于外设、外部器件的中断或是某个EDMA通道传输结束。C671x参考：PDF 94页多组多组EDMA传输参数的连接传输参数的连接将不同的EDMA传输参数连接起来，组成一个参数链，为同一个通

10、道服务C671x多个多个EDMA通道的链接通道的链接(chaining)u由一个EDMA通道的传输结束触发另一个EDMA通道的传输u不同于EDMA参数连接(linking)，EDMA参数连接是利用多组参数依次重加载某一个EDMA通道参数；通道链接不会修改/更新任何通道的传输参数，实质上只是为所链接的通道提供了一个同步事件。u触发由当前通道的传输结束码对应的EDMA通道的传输u通道链接由通道链接使能寄存器 CCER控制。见99页C671xEDMA中断中断u所有16个通道共用一个中断信号EDMA_INT，u利用查询CIPR寄存器来判断发生了哪个事件u通道的传输结束代码TCC值与CIPR位一一对应，

11、不同的通道可以有相同的TCC，所以不同的通道可以产生完全相同的中断，执行相同的中断服务程序。C671xCIPR寄存器的使用见PDF 97页快速快速DMA(QDMA)u几乎支持EDMA的所有传输模式，不支持参数连接不支持参数连接u两组寄存器，第二组是第一组的“伪映射”，每组包含5个寄存器，是C671x搬移数据最有效的手段u一个典型的QDMA操作如下：QDMA_SRC=SRC_ADDRESS;/设置源地址 QDMA_DST=DST_ADDRESS;/设置目标地址 QDMA_CNT=NUM;/设置阵列的帧计数 QDMA_IDX =0 x00000000;/不采用索引 QDMA_S_OPT=0 x21

12、B80001;/设定帧同步,1维源,2维目标,启动传输C671xPDF 52页双通道数据搬移加速控制器双通道数据搬移加速控制器双通道数据搬移加速控制器(dMAX)用于处理内部数据存储控制器和C672x DSP外围设备之间用户编程数据的传输，dMAX也允许任何可寻址存储空间之间的数据传输，包括内部存储器、外设和外部存储器。C672x dMAX控制器有如下功能控制器有如下功能u 可以进行高级数据分类的三维数据传输 u 把一部分存储器作为循环缓冲/FIFO存储器，并有基于读写数据的延迟u 可以同时处理两个传输请求(假设它们的源地址或目的地址不同)dMAX控控制器的结构制器的结构框图框图 事件和中断处

13、理寄存器。事件和中断处理寄存器。事件编码器事件编码器 高优先级事件参数随机高优先级事件参数随机存储器存储器(PaRAM)低优先级事件参数随机低优先级事件参数随机存储器存储器PaRAM 用于高优先级事件的地用于高优先级事件的地址生成器址生成器MAX0(HiMAX）用于低优先级事件的地用于低优先级事件的地址生成器址生成器MAX1(LoMAX）参数存储器参数存储器(PaRAM)每个PaRAM包括：一个事件入口表(event entry table)事件入口描述了事件的类型，并且把事件和一个传输类型或一个中断相联系。如果一个事件入口把事件和一个传输类型相联系，事件入口就会包含一个指向传输入口表中某个传

14、输入口的指针。一个传输入口表(transfer entry table)传输入口表可以包括最多八个传输入口。传输入口要设定dMAX进行传输所需要的细节。如果一个传输入口把事件和一个中断相联系，事件入口就会设定当事件到达时对CPU产生一个什么样的中断。C672x参数存储器参数存储器(PaRAM)PaRAM存储器的大小等于128个字长(32位的字)，PaRAM中事件入口表位于0 x00和0 x1F(字地址，下同)之间，0 x20-0 x27保留，传输入口表使用其余的部分，一个指向传输入口(PTE)的指针定义了从PaRAM基点到传输入口起始点的字偏移量。C672x参数存储器参数存储器(PaRAM)事

15、件入口表最多可以有32个事件入口，每个事件入口为1个字长(4字节)传输入口表最多可以包括8个传输入口，传输入口表的大小等于88个字长，每个传输入口的大小是11个字长。无论是高优先级还是低优先级PaRAM都可以有总共8个传输入口。C672x 通用数据传输的事件入口通用数据传输的事件入口17-16 ESIZE1:0 单元大小，00-8位单元，01-16位单元，10-32位单元14-8 PTE 传输入口指针(PTE)4-0 ETYPE 事件类型：00011-通用数据传输00100-FIFO写传输00101-FIFO读传输00111-产生中断触发DSP00110-1维突发传输00010-从SPI数据传

16、输通用数据传输事件入口如下图所示，下表为各字段的详细解释C672x通用数据传输的传输入口通用数据传输的传输入口 有两种传输入口表，每种可以有最多8个传输入口。一种表与高优先级事件相联系，另一种与低优先级事件相联系。传输入口的大小固定为11个字长。不同传输类型传输入口的格式是不同的，通用数据传输的传输入口见下图。C672x1D数据块搬移传输示例数据块搬移传输示例程序操作过程中，经常要把数据块从一个位置搬移到另一个位置，而且经常在片内和片外存储器之间搬移。dMAX执行的最基本的操作就是一个数据块的搬移。本例中，数据的一部分从外部存储器复制到内部存储器。数据块是255半字长，存储在地址0 x8000

17、0000处，它要被传输到内部地址0 x10001000处。数据传输如右图C672x1D数据块搬移传输示例数据块搬移传输示例此传输的参数如右图。事件10用于触发这个传输，事件10是由CPU向DETR寄存器的位1写入0然后写入1来触发的。因为DEPR10=1，事件信号10的上升边界触发一个事件。因为DELPR10=1，事件是由LoMAX处理的。收到一个同步事件后，整个传输结束，通过触发INT8,同时设置DTCR1中的一位为7来通知CPUDEPR10=1DELPR10=1DEER10=1C672x数据单元同步数据单元同步1D传输示例传输示例本例中，有六个数据单元从外部储存器拷贝到内部储存器。六个半字

18、长的源数据起始于地址0 x80000000，源索引等于2(将要传输的源数据单元之间间隔一个数据单元)。数据将被传输到连续的目的存储块中，其在内部存储器的起始地址为0 x10001000。收到第一个同步事件后数据传输的存储器快照如右图。C672x数据单元同步数据单元同步1D传输示例传输示例此传输的参数如右图。事件0是由CPU向DETR寄存器的位1写入0然后写入1来触发的因为DEPR0=1，事件信号0的上升边界触发一个事件。因为DEHPR0=1，事件是由HiMAX处理的。DEPR0=1DELPR0=1DEER0=1C672x数据单元同步数据单元同步1D传输示例传输示例Dmax收到一个同步事件后，传

19、输一个数据单元，完成传输需要6个同步事件。收到所有6个同步事件后数据传输的存储器快照如右图。C672x 4.1.2 dMAX术语术语 udMAX-双通道数据搬移加速器：dMAX由两个相同的模块组成，MAX0和MAX1，两个模块可并行运行。uElement transfer-单元传输：从源地址到目的地址的单个数据单元(8位，16位，32位)的传输。如果需要的话，每个单元可以在同步事件的基础上进行传输。单元传输用于一维传输。uFrame-帧：一组数据单元组成帧。一个帧可以有交错的或连接的数据单元。帧可以在有同步事件或无同步事件的情况下进行传输。帧用于一维传输。4.1.2 dMAX术语术语uEven

20、t-事件：由事件标志寄存器(DEFR)触发的事务。例如，McASP接收的数据可以触发一个事件。4.1.2 dMAX术语术语uEventEntry-事件入口：如果一个事件用来触发数据传输，应设定事件入口以指定传输类型、传输选项，并应该包括指向传输入口的指针。如果事件是用来触发一个中断，事件入口只需指定使用哪条中断线路。事件入口仅占用dMAX PaRAM存储空间的一个字节，里面是事件和事件入口之间一对一的对应关系。在每个PaRAM里一个特定的事件入口对应一个事件(一个事件在高优先级PaRAM中有一个事件入口，在低优先级PaRAM中有一个事件入口)，事件优先级组决定当一个事件到达时哪一个事件入口传输

21、给HiMAX/LoMAX。所有的事件被分进低优先级或高优先级组，事件编码器对所有收到的事件进行优先级划分，并且找出每个组中具有最高优先级别的事件。两个具有最高优先级别的事件(每个组一个)可以被同时处理(HiMAX处理来自高优先级组的最高优先级的请求，LoMAX处理来自低优先级组的最高优先级的请求)。事件入口是可编程的，定义相应的事件到达时如何进行处理。4.1.2 dMAX术语术语uEventEntryTable-事件入口表：事件入口表包含所有的事件入口，占据32个字节，它位于PaRAM的开始。有两个事件入口表，一个用于高优先级事件，一个用于低优先级事件。如果一个事件属于高优先级事件组，那么它的

22、事件入口就位于高优先级事件入口表，如果一个事件属于低优先级事件组，那么它的事件入口就位于低优先级事件入口表。uEventPriorityGroup-事件优先级组：dMAX事件可以被设定为高优先级或低优先级，这样就把事件分进了两个优先级组：高优先级或低优先级。高优先级事件组由MAX0模块来处理，低优先级事件组由MAX1模块来处理。4.1.2 dMAX术语术语uTransfer Entry-传输入口：传输入口表包括一个11字节长的入口，定义如源地址、目的地址、计数以及索引等传输参数。每个PaRAM中有足够的空间来存储8个不同传输的传输入口(一共16个传输入口)。uQuantumTransfer-量

23、子传输：为减少系统等待时间，长数据被分为很多短数据传输，称量子传输。dMAX总是以量子传输的方式移动数据。如果在dMAX进行量子传输的时候一个事件到达，那么在量子传输进行完之后再处理这个事件。4.1.2 dMAX术语术语uQuantumTransferSizeLimit(QTSL)-量子传输大小限制：可在指定通道的事件入口上编程指定量子传输的大小，可以编程为1个、4个、8个或16个数据单元。量子传输的实际大小是QTSL中比较小的，而且数据单元的个数也被传输。减少QTSL可以降低总体的dMAX延迟，增加QTSL可以提高dMAX的数据吞吐量。uPendingEvent-未处理事件：未处理事件是指在

24、DEFR中占据了位置但还没有被dMAX控制器处理的事件。uLongDataTransfer-长数据传输：当每个同步事件之后传输的数据单元的个数大于QTSL时发生长数据传输。4.1.2 dMAX术语术语uOne-Dimensional(1D)Transfer-一维传输：一组数据单元组成一个一维数据块，可以设置数据单元的个数以及数据单元之间的间隔(space)，指定的间隔与源地址和目的地址无关，范围是-32768到32767个单元。uTwo-Dimensional(2D)Transfer-二维传输：一组帧组成2维数据块，第一维是一个帧中的数据单元数，第二维是帧的数量，一个二维数据块中帧的数量可以是

25、1到65535。一次可以传输一帧或整个2维数据块。二维数据块间的间隔与源地址和目的地址无关，(当前值：-32768到32676个单元)。4.1.2 dMAX术语术语uThree-Dimensional(3D)Transfer-三维传输：一组二维数据块组成三维数据块，第一维是帧中数据单元的数量，第二维是帧的数量，第三维是二维数据块的数量。二维数据块的数量可以是1到32767。一次可以传输一帧或整个3维数据块。三维数据块间的间隔与源地址和目的地址无关，(当前值：-32768到32676个单元)。uOne-Dimensional Burst(1DN)Transfer-1维突发传输：1维突发传输是为搬

26、移存储器里一段连续的数据而进行的优化，这一传输不支持不连续的源或目的地址。4.1.2 dMAX术语术语uSPI Slave Transfer-SPI从传输：SPI外设要求对于一个给定的SPI事件，一个单元从SPI输入寄存器读出，一个数据单元写入SPI输出移位寄存器。从SPI传输提供了这一功能。uFIFO(Circular Buffer)-FIFO/循环缓冲：一个FIFO是由它的基地址、大小、两个容量标记以及两个指针(读指针和写指针)定义的，当从缓冲写入或读出数据时两个指针互相追赶运动。缓冲的读和写是异步的，当FIFO填入数据时，指针循环，新数据覆盖旧数据。FIFO的大小是由数据单元的数量决定的

27、，而不必是2的整次幂。4.1.2 dMAX术语术语uTable-based Multi-tap Delay Transfer-基于表格的多级延迟传输：许多语音算法以不连续的方式访问大的延迟缓冲区。基于表格的多级延迟传输按照预先设定好的延迟偏移读写FIFO缓冲区的数据单元。基于表格的多级延迟存储器访问，在连续级间有任意的间隔(由延迟表定义)，并且在一级内有可预见的连续间隔(一个级内延迟数据是连续的)。udMAX Channel-dMAX通道：与事件入口和传输入口相联系的用于传输数据的事件信号。4.1.2 dMAX术语术语uReference(Reload)Registers in Transfe

28、r Entry-传输入口的参考(重载)寄存器：若使能重载，参考寄存器上(Reference Register)的值用于在传输结束的时候装载当前寄存器(Active Register)组，这样可以实现ping-pong 缓冲功能。uActive Registers in Transfer Entry-传输入口当前寄存器：这些当前寄存器在传输的过程中被dMAX更新，dMAX在当前寄存器中存放当前传输的状态信息。4.1.2 dMAX术语术语uDelay Table-延迟表：在FIFO传输时，传输入口的指针引用延迟表，表中列出了所有多级延迟传输的请求延迟(缓冲指针参考这些延迟偏移)。FIFO 简答简答

29、u1什么是FIFO？uFIFO是英文First Input First Output的缩写，是一种先进先出的数据缓存器，他与普通存储器的区别是没有外部读写地址线，这样使用起来非常简单，但缺点就是只能顺序写入数据，顺序的读出数据，其数据地址由内部读写指针自动加1完成，不能像普通存储器那样可以由地址线决定读取或写入某个指定的地址。FIFO 简答简答u2什么情况下用FIFO？uFIFO一般用于不同时钟域之间的数据传输，比如FIFO的一端是AD数据采集，另一端是计算机的PCI总线，假设其AD采集的速率为16位 100K SPS，那么每秒的数据量为100K16bit=1.6Mbps，而PCI总线的速度为

30、33MHz，总线宽度32bit，其最大传输速率为1056Mbps，在两个不同的时钟域间就可以采用FIFO来作为数据缓冲。另外对于不同宽度的数据接口也可以用FIFO，例如单片机位8位数据输出，而DSP可能是16位数据输入，在单片机与DSP连接时就可以使用FIFO来达到数据匹配的目的。FIFO 简答简答u3FIFO的一些重要参数uFIFO的宽度：也就是英文资料里常看到的THE WIDTH，它指的是FIFO一次读写操作的数据位，就像MCU有8位和16位，ARM 32位等等，FIFO的宽度在单片成品IC中是固定的，也有可选择的，如果用FPGA自己实现一个FIFO，其数据位，也就是宽度是可以自己定义的。

31、FIFO 简答简答uFIFO的深度：THE DEEPTH，它指的是FIFO可以存储多少个N位的数据（如果宽度为N）。如一个8位的FIFO，若深度为8，它可以存储8个8位的数据，深度为12，就可以存储12个8位的数据，FIFO的深度可大可小，个人认为FIFO深度的计算并无一个固定的公式。在FIFO实际工作中，其数据的满/空标志可以控制数据的继续写入或读出。在一个具体的应用中也不可能由一些参数算数精确的所需FIFO深度为多少，这在写速度大于读速度的理想状态下是可行的，但在实际中用到的FIFO深度往往要大于计算值。一般来说根据电路的具体情况，在兼顾系统性能和FIFO成本的情况下估算一个大概的宽度和深

32、度就可以了。而对于写速度慢于读速度的应用，FIFO的深度要根据读出的数据结构和读出数据的由那些具体的要求来确定。FIFO 简答简答u满标志：FIFO已满或将要满时由FIFO的状态电路送出的一个信号，以阻止FIFO的写操作继续向FIFO中写数据而造成溢出（overflow）。u空标志：FIFO已空或将要空时由FIFO的状态电路送出的一个信号，以阻止FIFO的读操作继续从FIFO中读出数据而造成无效数据的读出（underflow）。u读时钟：读操作所遵循的时钟，在每个时钟沿来临时读数据。u写时钟：写操作所遵循的时钟，在每个时钟沿来临时写数据。u读指针：指向下一个读出地址。读完后自动加1。u写指针：指向下一个要写入的地址的，写完自动加1。u读写指针其实就是读写的地址，只不过这个地址不能任意选择，而是连续的。FIFO 简答简答u4FIFO的分类u根据FIFO工作的时钟域，可以将FIFO分为同步FIFO和异步FIFO。同步FIFO是指读时钟和写时钟为同一个时钟。在时钟沿来临时同时发生读写操作。异步FIFO是指读写时钟不一致，读写时钟是互相独立的。