1.DMA产生的背景
在许多需要使用DSP 的场合，一般都需要大量的数据搬移工作，而如果每次数据搬移都由DSP 内核来参与完成，将大大占用DSP 内核的处理时间，从而严重影响其信号处理能力。因此，Blackfin DSP 集成了直接访问（DMA）控制器来完成数据搬移这种简单却耗时的工作。它可以直接进行数据搬移而不需要内核的参与。
说说我对DMA的理解：其实我觉得DMA不算难，反而十分便利，将它想象成城市供水局，为了给城市中不同的小区供水，最原始的办法就是挨家挨户的去送，这就耗费了大量的供水局(DSP内核)的人力物力，而当我们建成了自来水管道(DMA通道)，一端连接到自来水厂(数据源)，一端连接到需要供水的小区(目的地)，当需要供水时阀门一开(DMA_ENABLE)，自来水(数据)就源源不断的在管道中流动，再也不需要其它人员的参与了，是不是很方便？？？下面就看看DSP中的这条管道是如何建立的。
2.BF533的DMA总线结构图如下：
从图中可以看出，DMA可以在各种存储器与外设之间直接进行数据传输。
3. DMA的种类
DMA分为基于寄存器的DMA和基于描述符的DMA：
1)基于寄存器的DMA
允许用户直接对DMA寄存器进行编程，当DMA完成时，由配置寄存器中特定的位来决定接下来的动作：是重装初始值，还是自动停止。
2)基于描述符的DMA
这种DMA要求我们先将所要设置的寄存器值存储在内存单元中，这组参数就叫做描述符，然后配置Current Descriptor Pointer寄存器和NEXT_DESC_PTR寄存器指向这组描述符，当DMA开始时，内核会自动控制将这组描述符按顺序载入到DMA控制寄存器中，从而完成对DMA的初始化。
当然，描述符的排列顺序是有要求的，根据不同的排列顺序就衍生出了以下几种描述符的排列方式：Array mode，small mode和Large model，直接从图就可以看出他们的区别，就不再用语言描述了。
在本音频处理模板中，采用的是直接配置寄存器的方法。
4.如何配置寄存器
对于不同的传输模式，需要配置的寄存器也不同。每种模式至少需要配置以下寄存器：
以下例程将DMA与SPORT相连，接收SPORT传递来的数据，同时也通过SPORT将数据发送出去：
//--------------------------------------------------------------------------// // Function: Init_DMA // // // // Description: Initialize DMA1 in autobuffer mode to receive and DMA2 in // // autobuffer mode to transmit // //--------------------------------------------------------------------------// void Init_DMA(void) { // Set up DMA1 to receive // Map DMA1 to Sport0 RX *pDMA1_PERIPHERAL_MAP = 0x1000; // Configure DMA1 // 32-bit transfers, Interrupt on completion, Autobuffer mode *pDMA1_CONFIG = WNR | WDSIZE_32 | DI_EN | 0x1000; // Start address of data buffer *pDMA1_START_ADDR = (void *)iRxBuffer1; // DMA inner loop count *pDMA1_X_COUNT = 4; // Inner loop address increment *pDMA1_X_MODIFY = 4; // Set up DMA2 to transmit // Map DMA2 to Sport0 TX *pDMA2_PERIPHERAL_MAP = 0x2000; // Configure DMA2 // 32-bit transfers, Autobuffer mode *pDMA2_CONFIG = WDSIZE_32 | 0x1000; // Start address of data buffer *pDMA2_START_ADDR = (void *)iTxBuffer1; // DMA inner loop count *pDMA2_X_COUNT = 4; // Inner loop address increment *pDMA2_X_MODIFY = 4; }
这里最需要说明的就是COUNT和MODIFY的值。COUNT指定了每次要读取/发送的element的数量，这个element就是CONFIG寄存器中的WDSIZE_32，也就是说，当COUNT=4时，我们共要传输的数据为4个32位字。因此需要的缓冲的大小为4×32 = 4×sizeof(int)，由此可以推断程序中iTxBuffer1的定义为：
int iTxBuffer1[4];
而MODIFY的值指出，当每次COUNT值减1时，也就是每次传输完一个elements时，指针移动的字节数，注意，是字节数！此时MODIFY的值至少为4，否则就会发生覆盖现象。示意图如下：
当传输完毕后，由于设置的是Autobuffer 模式，当这4个elements传输结束后，参数寄存器会自动重载当前寄存器的值，0延时的重新开始下一次传输。因此DMA的开启和停止都需要手动来完成：
//--------------------------------------------------------------------------// // Function: Enable_DMA_Sport // // // // Description: Enable DMA1, DMA2, Sport0 TX and Sport0 RX // //--------------------------------------------------------------------------// void Enable_DMA_Sport0(void) { // enable DMAs *pDMA2_CONFIG = (*pDMA2_CONFIG | DMAEN); *pDMA1_CONFIG = (*pDMA1_CONFIG | DMAEN); // enable Sport0 TX and RX *pSPORT0_TCR1 = (*pSPORT0_TCR1 | TSPEN); *pSPORT0_RCR1 = (*pSPORT0_RCR1 | RSPEN); }
以上就是DMA的设置过程，下面趁热打铁，利用上述设置，介绍音频处理模板。
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本模板使用ezkit-533，通过SPI接口将AD1836配置为I2S模式，然后利用SPORT0口接收数据的采样值，并通过DMA传输给DSP，DSP处理后，再通过SPORT0口传回DAC，输出波形。配置的过程如下：
1)EBIU初始化，见Blackfin DSP(三)：BF533 的EBIU接口之flash和Blackfin DSP(四)：BF533 EBIU之SDRAM；
2)SPI初始化，见Blackfin DSP(五)：BF533的SPI接口
3)SPORT0初始化，见Blackfin DSP(六)：BF533的SPORT接口
4)DMA setup；
5)配置系统中断；
void main(void) { Set_PLL(10,2); //初始化PLL Init_EBIU(); //初始化EBIU，与flash接口 Init_SDRAM(); //初始化SDRAM ezConfigureFlashA(); //配置板载flash的IO口方向，主要为了引脚复位AD1836 Init1836(); Init_Sport0(); Init_DMA(); Init_Interrupts(); Enable_DMA_Sport0(); while(1); }
对于AD1836的配置如下：
// names for codec registers, used for sCodec1836TxRegs[] #define DAC_CONTROL_1 0x0000 #define DAC_CONTROL_2 0x1000 #define DAC_VOLUME_0 0x2000 #define DAC_VOLUME_1 0x3000 #define DAC_VOLUME_2 0x4000 #define DAC_VOLUME_3 0x5000 #define DAC_VOLUME_4 0x6000 #define DAC_VOLUME_5 0x7000 #define ADC_0_PEAK_LEVEL 0x8000 #define ADC_1_PEAK_LEVEL 0x9000 #define ADC_2_PEAK_LEVEL 0xA000 #define ADC_3_PEAK_LEVEL 0xB000 #define ADC_CONTROL_1 0xC000 #define ADC_CONTROL_2 0xD000 #define ADC_CONTROL_3 0xE000 // names for slots in ad1836 audio frame #define INTERNAL_ADC_L0 0 #define INTERNAL_ADC_R0 2 #define INTERNAL_DAC_L0 0 #define INTERNAL_DAC_R0 2 #define INTERNAL_ADC_L1 1 #define INTERNAL_ADC_R1 3 #define INTERNAL_DAC_L1 1 #define INTERNAL_DAC_R1 3 volatile short sCodec1836TxRegs[CODEC_1836_REGS_LENGTH] = { DAC_CONTROL_1 | 0x000, DAC_CONTROL_2 | 0x000, DAC_VOLUME_0 | 0x3ff, DAC_VOLUME_1 | 0x3ff, DAC_VOLUME_2 | 0x3ff, DAC_VOLUME_3 | 0x3ff, DAC_VOLUME_4 | 0x000, DAC_VOLUME_5 | 0x000, ADC_CONTROL_1 | 0x000, ADC_CONTROL_2 | 0x000, ADC_CONTROL_3 | 0x000 }; void Init1836(void) { int i; int j; static unsigned char ucActive_LED = 0x01; // write to Port A to reset AD1836 *pFlashA_PortA_Out = 0x00; // write to Port A to enable AD1836 *pFlashA_PortA_Out = ucActive_LED; // wait to recover from reset for (i=0; i<0xf0000; i++) asm("nop;"); // Enable PF4 *pSPI_FLG = FLS4; // Set baud rate SCK = HCLK/(2*SPIBAUD) SCK = 2MHz *pSPI_BAUD = 16; // configure spi port // SPI DMA write, 16-bit data, MSB first, SPI Master *pSPI_CTL = 0x0003 | SIZE | MSTR; // Set up DMA5 to transmit // Map DMA5 to SPI *pDMA5_PERIPHERAL_MAP = 0x5000; // Configure DMA5 // 16-bit transfers *pDMA5_CONFIG = WDSIZE_16; // Start address of data buffer *pDMA5_START_ADDR = (void *)sCodec1836TxRegs; // DMA inner loop count *pDMA5_X_COUNT = CODEC_1836_REGS_LENGTH; // Inner loop address increment *pDMA5_X_MODIFY = 2; // enable DMAs *pDMA5_CONFIG = (*pDMA5_CONFIG | DMAEN); // enable spi *pSPI_CTL = (*pSPI_CTL | SPE); // wait until dma transfers for spi are finished for (j=0; j<0xaff0; j++) asm("nop;"); // disable spi *pSPI_CTL = 0x0000; }
SPORT0的初始化：
//--------------------------------------------------------------------------// // Function: Init_Sport0 // // // // Description: Configure Sport0 for I2S mode, to transmit/receive data // // to/from the AD1836. Configure Sport for external clocks and // // frame syncs. // //--------------------------------------------------------------------------// void Init_Sport0(void) { // Sport0 receive configuration // External CLK, External Frame sync, MSB first, Active Low // 24-bit data, Stereo frame sync enable *pSPORT0_RCR1 = RFSR | RCKFE; *pSPORT0_RCR2 = 0x0017 | RXSE | RSFSE; // Sport0 transmit configuration // External CLK, External Frame sync, MSB first, Active Low // 24-bit data, Secondary side enable, Stereo frame sync enable *pSPORT0_TCR1 = TFSR | TCKFE; *pSPORT0_TCR2 = 0x0017 | TXSE | TSFSE; }
每一次DMA传输完毕后，都会进入中断函数，调用Process_data()进行数据处理，系统中断配置：
//--------------------------------------------------------------------------// // Function: Init_Interrupts // // // // Description: Initialize Interrupt for Sport0 RX // //--------------------------------------------------------------------------// void Init_Interrupts(void) { // Set Sport0 RX (DMA1) interrupt priority to 2 = IVG9 *pSIC_IAR0 = 0xffffffff; *pSIC_IAR1 = 0xffffff2f; *pSIC_IAR2 = 0xffffffff; // assign ISRs to interrupt vectors // Sport0 RX ISR -> IVG 9 register_handler(ik_ivg9, Sport0_RX_ISR); // enable Sport0 RX interrupt *pSIC_IMASK = 0x00000200; } //--------------------------------------------------------------------------// // Function: Sport0_RX_ISR // // // // Description: This ISR is executed after a complete frame of input data // // has been received. The new samples are stored in // // iChannel0LeftIn, iChannel0RightIn, iChannel1LeftIn and // // iChannel1RightIn respectively. Then the function // // Process_Data() is called in which user code can be executed.// // After that the processed values are copied from the // // variables iChannel0LeftOut, iChannel0RightOut, // // iChannel1LeftOut and iChannel1RightOut into the dma // // transmit buffer. // //--------------------------------------------------------------------------// EX_INTERRUPT_HANDLER(Sport0_RX_ISR) { // confirm interrupt handling *pDMA1_IRQ_STATUS = 0x0001; // copy input data from dma input buffer into variables iChannel0LeftIn = iRxBuffer1[INTERNAL_ADC_L0]; iChannel0RightIn = iRxBuffer1[INTERNAL_ADC_R0]; iChannel1LeftIn = iRxBuffer1[INTERNAL_ADC_L1]; iChannel1RightIn = iRxBuffer1[INTERNAL_ADC_R1]; // call function that contains user code Process_Data(); // copy processed data from variables into dma output buffer iTxBuffer1[INTERNAL_DAC_L0] = iChannel0LeftOut; iTxBuffer1[INTERNAL_DAC_R0] = iChannel0RightOut; iTxBuffer1[INTERNAL_DAC_L1] = iChannel1LeftOut; iTxBuffer1[INTERNAL_DAC_R1] = iChannel1RightOut; }
这里的Process_Data()可以按照自己的需求添加信号处理函数，下面代码只是将连续的256个int32_t类型的音频采样点数据保存到数组中，输入和输出都只取了一个通道，即通道0的右声道。
int32_t audio_data[256]; uint16_t cnt=0; void Process_Data(void) { cnt %= 256; if(cnt<256) { audio_data[cnt] = (iChannel0RightIn<<8); cnt ++ ; } //iChannel0LeftOut = iChannel0LeftIn; iChannel0RightOut = iChannel0RightIn; //原样输出 //iChannel1LeftOut = iChannel1LeftIn; //iChannel1RightOut = iChannel1RightIn; }
注意这里的 (iChannel0RightIn<<8); 这是因为AD1836的数据是24位的，符号位在第24位上，而我们的数组是int32的，所以需要左移8位将符号位放置到最高位上。
用IDE的plot功能将audio_data[256]显示出来，结果如下：
如果继续相对数据进行其他处理比如FFT，做一个“if(cnt==256) FFT_func(audio_data[256]);” 运算即可；
FFT变换结果：
