CS4235在DSP嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用研究

引 言 　　
　　目前，由于采用的錄放音芯片結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、采樣率過(guò)低而使得嵌入式系統(tǒng)中的音質(zhì)效果比較差，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了人們對(duì)高檔生活、學(xué)習(xí)用嵌入式系統(tǒng)的要求。如果能將聲卡技術(shù)應(yīng)用到嵌入式系統(tǒng)中，由于聲卡的強(qiáng)大功能，必將使整個(gè)系統(tǒng)的聲音質(zhì)量上升一個(gè)新的臺(tái)階。通過(guò)分析，WSS（Windows Sound System）兼容聲卡和PC機(jī)ISA總線的接口原理，我們將其中的聲效芯片CS4235應(yīng)用到基于DSP的嵌入式系統(tǒng)中。不用現(xiàn)成的聲卡而利用其上的聲效芯片是因?yàn)檫@樣做設(shè)計(jì)起來(lái)更靈活方便，可根據(jù)系統(tǒng)需要增刪相應(yīng)的功能；不用MCS51系列而采用DSP，是因?yàn)閷?duì)聲卡操作需要太多的系統(tǒng)資源，MCS51并不具備此能力，否則硬件接口電路將相當(dāng)復(fù)雜。
 

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 ① 。外部設(shè)備可以把該引腳驅(qū)動(dòng)到低電平從而請(qǐng)求對(duì)外部總線的控制。如果HOLD/INT1中斷線被允許，那么這將觸發(fā)中斷。 ② ，在響應(yīng)中斷時(shí)，軟件邏輯可以使處理器發(fā)出應(yīng)答信號(hào)，表示它將放棄對(duì)其外部總線的控制。根據(jù)，外部地址信號(hào)（A15"A0）、數(shù)據(jù)信號(hào)（D15"D0）以及存儲(chǔ)器控制信號(hào)（）被置為高阻狀態(tài)。　　
　　從①、②可以看出，F(xiàn)206的HOLD操作允許對(duì)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(wèn)，但該功能是在INT1中斷程序中實(shí)現(xiàn)的，因而中斷線INT1對(duì)下降沿和上升沿二者都應(yīng)敏感。當(dāng)F206檢測(cè)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，變?yōu)橛行Ф獠靠偩€被置為高阻狀態(tài)。只有在檢測(cè)到HOLD/INT1引腳上的上升沿之后，CPU才退出IDLE狀態(tài)，變?yōu)闊o(wú)效，并使外部總線返回到正常狀態(tài)?！　?br /> 　　從以上分析可以看出，F(xiàn)206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(qǐng)求信號(hào)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1個(gè)DMA響應(yīng)信號(hào)；在DMA操作完成且DMA請(qǐng)求信號(hào)無(wú)效以后，CPU再恢復(fù)對(duì)系統(tǒng)總線的控制。而在C2XX中，DMA申請(qǐng)信號(hào)將引起F206中斷，在中斷程序中發(fā)出軟件指令使F206各信號(hào)引腳處于三態(tài)，同時(shí)也給出1個(gè)DMA響應(yīng)信號(hào)；在DMA操作完成后，但F206檢測(cè)到DMA請(qǐng)求信號(hào)無(wú)效以后，雖然總線返回到正常狀態(tài)，但但F206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(chǎng)，使得F206的DMA的處理速度與PC機(jī)相比要低的多，畢竟F206也實(shí)現(xiàn)了DMA操作，從而可借助DMA控制器8237實(shí)現(xiàn)對(duì)聲卡的DMA操作訪問(wèn)。 2.2 DSP與DMA控制器8237的接口電路 　　
　　8237是一個(gè)高性能的可編程DMA控制器芯片，可以方便地與CPU相連，實(shí)現(xiàn)外部設(shè)備與存儲(chǔ)器之間的直接數(shù)據(jù)交換。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳信號(hào)可參閱文獻(xiàn)[4]。該控制器通過(guò)編程可提供多種類型的控制特性，以優(yōu)化系統(tǒng)性能，增大數(shù)據(jù)吞吐量，最高數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)1.6 MB/s。圖3給出了F206與8237接口的主電路，其中8237送給DSP的要求控制總線的DMA請(qǐng)求信號(hào)HRQ，經(jīng)GAL16V8譯碼后送到DSP的HOLD/INT1引腳；同樣，

 
　　 DSP的DMA應(yīng)答信號(hào)也經(jīng)GAL16V8譯碼送回8237的HLDA引腳。地址鎖存器74LS573的作用是鎖存8237在DMA服務(wù)周期通過(guò)數(shù)據(jù)線D0"7輸出的高8位地址A8"15。由于DSP不直接提供、、和信號(hào)，故這些信號(hào)只能由GAL16V8譯碼得到。　　
　　圖3所示電路提供了4個(gè)通道的外設(shè)請(qǐng)求DMA服務(wù)信號(hào)，并且8237直接擁有AEN引腳，滿足了表1中的所有要求，從而就能正確實(shí)現(xiàn)DSP與聲卡的接口。實(shí)際工作中，我們根據(jù)聲卡在PC機(jī)中的使用情況設(shè)置8237的DREQ1和DACK1為聲卡的播放通道，8237的DREQ3和DACK3為聲卡的采集通道，聲卡的中斷申請(qǐng)信號(hào)IRQ7經(jīng)GAL16V8反向后與DSP的引腳連接。 2.3 系統(tǒng)工作原理及時(shí)序 　　
　　圖3所示DSP系統(tǒng)對(duì)聲卡的DMA操作過(guò)程可用圖4來(lái)描述，工作時(shí)序如圖5所示?，F(xiàn)結(jié)合圖4、圖5將系統(tǒng)工作原理及操作順序說(shuō)明如下： ① CS4235向DMA控制器8237發(fā)出DMA請(qǐng)求信號(hào)DREQ； ② 8237向DSP發(fā)出總線請(qǐng)求信號(hào)HRQ； ③ DSP的引腳檢測(cè)到下跳沿后，進(jìn)入INT1中斷，保護(hù)完斷點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)后，發(fā)IDLE指令，DSP的引腳電平變低，響應(yīng)外部DMA請(qǐng)求； ④ 8237接管總線后，先向CS4235發(fā)DMA請(qǐng)求的響應(yīng)信號(hào)DACK，表示允許CS4235進(jìn)行DMA傳送，然后按事先設(shè)置的初始地址和需傳送的字節(jié)數(shù)，依次發(fā)送地址和讀寫(xiě)命令，使得在RAM CS4235之間直接交換數(shù)據(jù)，直至全部數(shù)據(jù)交換完畢； 

 
　　⑤DMA傳送結(jié)束后，自動(dòng)撤消向CPU的總線請(qǐng)求信號(hào)HRQ，此時(shí)DSP檢測(cè)到引腳的上升沿，DSP返回到IDLE指令的下一條指令，DSP獲得總線的控制權(quán)，繼續(xù)在INT1中執(zhí)行程序。