TI系列DSP的I2C模塊配置與應(yīng)用
i2c總線最早是由philips公司提出的串行通信接口規(guī)范,標(biāo)準(zhǔn)i2c總線只使用兩條線通信,能將多個(gè)具有i2c接口的設(shè)備連接,進(jìn)行可靠的通信,連接到同一總線的i2c器件數(shù)量,只受總線最大電容400pf的限制,而且最高通信速率可以達(dá)到3.4mb/s,由于i2c接口簡單,使用方便,被很多芯片采用,成為一種廣泛應(yīng)用的接口[1]。
dsp即數(shù)字信號(hào)處理器,是一種廣泛應(yīng)用的嵌入式處理器,主要應(yīng)用是實(shí)時(shí)快速地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理算法,目前,國際主要的dsp供應(yīng)商是ti公司,其tms32系列產(chǎn)品占據(jù)了dsp市場(chǎng)近一半的份額,為了用戶能方便快捷的進(jìn)行系統(tǒng)的開發(fā)與集成,ti公司在一些型號(hào)的dsp中集成了i2c通信模塊,本文以tms320c6713為例,使用ti公司dsp開發(fā)工具ccs2.2提供的csl(chip support lib,片級(jí)支持庫)配置i2c模塊。
圖像采集和處理是dsp應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域,本文結(jié)合作者開發(fā)的基于dsp的圖像采集、處理系統(tǒng)、以cmos圖像采集芯片ov7620為例,介紹dsp芯片通過i2c模塊對(duì)i2c設(shè)備進(jìn)行配置的過程。
1 ti公司帶i2c接口的dsp
在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程中,如果處理器沒有i2c接口而系統(tǒng)中又存在i2c器件時(shí),通用的辦法是利用處理器的兩根引腳分別模擬sda和scl信號(hào),并利用程序模擬接口,這種方法的通用性好,靈活可靠,但是移植性差,不同型號(hào)的處理器需要不同的程序,盡管在網(wǎng)上能夠下載到這類程序的源代碼,但是進(jìn)行程序移植仍會(huì)浪費(fèi)開發(fā)人員大量的時(shí)間,而且使得程序變得龐大,不易維護(hù)。
為了用戶能方便快捷地進(jìn)行系統(tǒng)的開發(fā)與集成,ti公司在一些型號(hào)的dsp中集成了i2c通信模塊,例如tms320c6713、tms320c6416、tms320c5509等。
tms320c6713是一款高性能浮點(diǎn)dsp,內(nèi)部集成2個(gè)i2c接口:i2c0和i2c1。其中,i2c1的引腳與mcbsp1(multichannel buffered serial port 1,多通道緩存串口1)的引腳復(fù)用,默認(rèn)情況下是激活mcbsp1,使用i2c1必須將寄存器devcfg的最低位置1[2,3]。i2c模塊的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
i2cdxr是發(fā)送緩存,i2cxsr是發(fā)送移位寄存器??偩€上的數(shù)據(jù)送到i2cdxr之后,被拷貝到i2cxsr,按位移出,送到sda,先移出的位是最高位。i2cdrr與i2crsr分別是接收緩存和接收移位寄存器,負(fù)責(zé)將sda上的數(shù)據(jù)移入,合并成字節(jié)后,放到接收緩存,并將數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)總線。
i2c模塊有5種狀態(tài)會(huì)產(chǎn)生中斷信號(hào),作為中斷源提供給dsp中斷系統(tǒng)調(diào)用,這5種狀態(tài)是:準(zhǔn)確好發(fā)送數(shù)據(jù)、準(zhǔn)確好接收數(shù)據(jù)、可以訪問寄存器、主機(jī)沒收到響應(yīng)信號(hào)和總線仲裁失敗。因?yàn)閕2c模塊能夠提供中斷信號(hào),可以編制中斷處理函數(shù),中斷中相應(yīng)i2c事件,確保了響應(yīng)的實(shí)時(shí)性。
i2c模擬還可以與edma(enhanced direct memory access,增強(qiáng)型內(nèi)存直接訪問)配合工作。當(dāng)數(shù)據(jù)由i2cdxr拷貝到i2cxsr或由i2crsr拷貝到i2cdrr時(shí),都會(huì)觸發(fā)edma操作,edma會(huì)發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)或讀取收到的數(shù)據(jù)。由于edma操作不占用dsp處理時(shí)間,可以大大提高dsp的運(yùn)算速度,避免流水線被不停的打斷,因此,如果使用i2c模塊與外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)量比較大的數(shù)據(jù)交換,比如,將緩存中的大量數(shù)據(jù)保存到i2c接口的flash中,可以使用edma操作,如果交換的數(shù)據(jù)量比較小,而對(duì)實(shí)時(shí)性比較高,比如,接收i2c接口傳感器的采集數(shù)據(jù),可以采用dsp中斷的方式;如果交換的數(shù)據(jù)量比較小,對(duì)實(shí)時(shí)性要求又不高,比如,對(duì)i2c設(shè)備進(jìn)行設(shè)置,則可以使用dsp查詢狀態(tài)位的方式,本文例程使用i2c模塊配置ov7620,采用查詢方式。
為使i2c模塊正常工作,必須為其提供驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘,在tms320c6713中,i2c模塊的時(shí)鐘由系統(tǒng)時(shí)鐘經(jīng)分頻得到,如圖2所示。
外接時(shí)鐘為dsp系統(tǒng)的外接時(shí)鐘,本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)時(shí)鐘頻率為25mhz,pll為系統(tǒng)的鎖相環(huán),先對(duì)外接時(shí)鐘分頻,再倍頻,鎖定時(shí)鐘,然后按照不同的分頻系數(shù),分出三個(gè)時(shí)鐘,供tms320c6713使用,其中的一個(gè)輸出到i2c模塊,i2c模塊先根據(jù)ipsc的值將時(shí)鐘預(yù)分頻,分頻后的時(shí)鐘供i2c模塊使用,同時(shí),根據(jù)iccl與icch的值再將時(shí)鐘分頻,分別控制scl的低電平與高電平周期,scl的頻率為
在配置i2c模塊之前,必須配置pll。tms320c6713的i2c不支持高速模式,一般配置在標(biāo)準(zhǔn)模式下。
2 使用csl配置i2c模塊
對(duì)i2c模塊的控制是通過操作控制/狀態(tài)寄存器組實(shí)現(xiàn)的。tms320c6713的寄存器映射到地址空間,可以通過地址操作直接讀寫寄存器,如
#define i2cmdr0 0x01b40024
*(volatile