AT91RM9200處理器同步串口SSC的特性分析與應(yīng)用
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電信網(wǎng)和因特網(wǎng)是兩大網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，必然存在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)或信息的互通問(wèn)題，例如：VoIP、混合視頻會(huì)議等新業(yè)務(wù)。E1接口和以太網(wǎng)接口分別是電信網(wǎng)和因特網(wǎng)使用最為普遍的接入端口，設(shè)計(jì)一個(gè)嵌入式網(wǎng)關(guān)設(shè)備，通過(guò)這兩種端口將兩大網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)就顯得尤為迫切、重要。本文介紹的AT91RM9200處理器處理能力強(qiáng)、接口豐富，內(nèi)部集成了同步串口和以太網(wǎng)接口，是嵌入式小型網(wǎng)關(guān)控制器的理想選擇。
2 AT91RM9200和DS21554
AT91RM9200內(nèi)部集成了一個(gè)ARM920T—ARM Thumb處理器，在180 MHz時(shí)鐘時(shí)運(yùn)行速度高達(dá)200 MI／s；內(nèi)部有16 KB的數(shù)據(jù)Cache、16 KB指令Cache、寫緩沖區(qū)、全功能的MMU(存儲(chǔ)器管理單元)；片內(nèi)帶有調(diào)試通道的仿真器、16 KB的SRAM和128 KB的ROM，支持SDRAM、SRAM、Burst Flash，無(wú)縫連接CompactFlashTM，SmartMediaTM和NAND Flash；增強(qiáng)型的時(shí)鐘產(chǎn)生器和電源管理控制器，包括周期性中斷、看門狗和帶有報(bào)警中斷的實(shí)時(shí)時(shí)鐘；帶有8個(gè)優(yōu)先級(jí)、可單個(gè)屏蔽中斷源、7個(gè)外部中斷源和一個(gè)快速中斷源；122個(gè)可編程I／O引腳(多功能復(fù)用)；20通道DMA(直接存儲(chǔ)器存取)控制器；10／100 Base-T型以太網(wǎng)控制器及介質(zhì)無(wú)關(guān)接口MII，全速USB2.0接口(12 Mb／s，2主1從)，3個(gè)同步串行控制器(SSC)，4個(gè)通用同步／異步串口(USART)，主機(jī)／從機(jī)串行外設(shè)接口(SPI)，兩線接口(TWI)，兩個(gè)3通道16位定時(shí)／計(jì)數(shù)器(TC)。超強(qiáng)的處理能力和豐富的接口使得該處理器廣泛應(yīng)用于各種嵌入式通信和控制系統(tǒng)中，尤其是同步串口和以太網(wǎng)接口，使其可以作為網(wǎng)關(guān)設(shè)備核心處理器。
電信網(wǎng)中數(shù)據(jù)以TDM(時(shí)分復(fù)用)形式傳輸，采用E1幀結(jié)構(gòu)，相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)接口包括電氣接口和幀結(jié)構(gòu)，符合ITU-T的G.703／G.704規(guī)范或者國(guó)標(biāo)GB7611。DS21554是一個(gè)符合該規(guī)范的E1成幀器集成電路，內(nèi)部集成了線路接口和成幀器，其主要性能有：符合規(guī)范的完整PCM30／32 E1收發(fā)器：內(nèi)含一個(gè)64 KB緩沖器的HDLC控制器；8 bit并行控制器接口；提供隨路信令(CAS)、共路信令(CCS)和CRC4幀格式；回環(huán)測(cè)試功能；HDB3編碼的線路接口等。線路接口支持75 Ω同軸電纜或者120 Ω雙絞線連接；背板接口可以根據(jù)需要在主、從模式下工作，提供同步接收、發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)(RSER／TSER)，收發(fā)幀定位信號(hào)(RSYNC／TSSYNC)，收發(fā)時(shí)鐘信號(hào)(RSYSCLK／TSYSCLK)；四個(gè)DS21554可以實(shí)現(xiàn)背板信號(hào)菊花鏈連接，提供8192 KB／s字節(jié)復(fù)用同步數(shù)據(jù)流。
3 SSC特性分析
AT91RM9200提供三個(gè)獨(dú)立的同步串行控制器(SSC)與外部器件進(jìn)行同步通信。它支持音頻和電信應(yīng)用中常用的串行同步通信協(xié)議，如I2S、短幀同步、長(zhǎng)幀同步方式等。
每個(gè)SSC包含獨(dú)立的接收器、發(fā)送器以及一個(gè)時(shí)鐘分頻器。發(fā)送器／接收器分別有三個(gè)信號(hào)引腳：數(shù)據(jù)TD／RD信號(hào)、時(shí)鐘TK／RK信號(hào)及幀同步。TF／RF信號(hào)，由于這些引腳與通用I／O引腳復(fù)用，初始化程序必須配置使其在SSC模式下工作；每幀最多由16個(gè)32位字組成，可編程設(shè)定為自動(dòng)啟動(dòng)或在幀同步信號(hào)檢測(cè)到不同事件時(shí)啟動(dòng)。SSC與內(nèi)部?jī)蓚€(gè)32位專用外設(shè)數(shù)據(jù)直接存取控制器PDC(Pe-ripheral DMA Controller)通道連接，可在沒(méi)有處理器干涉的情況下進(jìn)行連續(xù)的高速率數(shù)據(jù)傳輸。初始化程序配置使每幀為16個(gè)16位半字即每幀32字節(jié)，與E1幀對(duì)應(yīng)；串口發(fā)送／接收時(shí)鐘由其工作模式?jīng)Q定，從模式時(shí)，TK／RK和TF／RF均為輸入端子，由外部提供時(shí)鐘和幀定位型號(hào)。主模式時(shí)，TK／RK和TF／RF均為輸出端子，對(duì)E1成幀器提供時(shí)鐘和幀定位信號(hào)，此時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)TK／RK來(lái)源非常靈活。
內(nèi)部發(fā)送時(shí)鐘TCLK(接收時(shí)鐘RCLK)來(lái)源非常靈活，可以來(lái)自處理器主時(shí)鐘MCK經(jīng)SSC分頻后得到的分頻時(shí)鐘D_CLK、TK引腳(RK引腳)或者RCLK(TCLK)，如圖1所示。處理器內(nèi)部主時(shí)鐘MCK通過(guò)初始化程序配置時(shí)鐘選擇器、預(yù)分頻器和分頻器得到MCK，再經(jīng)過(guò)SSC分頻器使得分頻時(shí)鐘D_CLK為2.048 Mb／s，如圖2所示。主模式下幀定位信號(hào)TF／RF也非常靈活，通過(guò)配置相關(guān)寄存器，可以使其為正脈沖或者負(fù)脈沖，脈沖寬度可以調(diào)節(jié)，與發(fā)送／接收信號(hào)的相位關(guān)系也可以靈活調(diào)整，能夠與標(biāo)準(zhǔn)的E1成幀器背板信號(hào)直接連接。數(shù)據(jù)流中可以發(fā)送或者接收一個(gè)特定標(biāo)記數(shù)據(jù)(幀同步數(shù)據(jù))，類似于E1幀結(jié)構(gòu)中的幀同步數(shù)據(jù)。每幀起始位置可以通過(guò)寄存器設(shè)置，幀脈沖生效后，數(shù)據(jù)起始位置與時(shí)鐘信號(hào)有關(guān)，主要有4種模式：連續(xù)、TK／RK上升或下降沿觸發(fā)、TK／RK高或低電平觸發(fā)、TK／RK電平變化或沿跳變觸發(fā)，如圖3所示，接收起始模式與發(fā)送類似。
發(fā)送數(shù)據(jù)或者接收數(shù)據(jù)幀格式由發(fā)送器幀模式寄存器(SSC_TFMR)以及接收器幀模式寄存器(SSC_RFMR)編程設(shè)定，可以分別設(shè)置的參數(shù)有：
啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸條件；
幀脈沖前沿到第一個(gè)數(shù)據(jù)位的延時(shí)；
數(shù)據(jù)長(zhǎng)度(DATLEN)；
每幀傳輸?shù)臄?shù)據(jù)數(shù)(DATNB)；
幀同步數(shù)據(jù)寄存器長(zhǎng)度(FSLEN)；
比特意義：高位或低位在前(MSBF)。
上述設(shè)置可以配置SSC同步串口每幀長(zhǎng)度最大為512位長(zhǎng)，由于E1幀格式每幀固定長(zhǎng)度8×32位=256位，因此，配置適當(dāng)SSC相關(guān)寄存器不僅可以保證SSC同步串口與E1接口時(shí)鐘、幀脈沖、收／發(fā)數(shù)據(jù)等時(shí)序一致，而且數(shù)據(jù)幀格式也能保持一致。
評(píng)論