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(jiǎn)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(guó)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(kù)）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。總線上的數(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 unsigned int ＊）i2cmdr0＆＝～0x20；

通過地址操作讀寫寄存器，語法簡(jiǎn)單，編譯效率高，但是程序的可讀性和可移植性差，不易維護(hù)。

在dsp應(yīng)用系統(tǒng)中，一般會(huì)涉及到大量dsp器件，特別是片上外設(shè)的編程處理工作，在開發(fā)初期消耗了開發(fā)人員較多精力，ti公司在開發(fā)環(huán)境ccs中，提供了csl。多數(shù)csl模塊都由對(duì)應(yīng)的函數(shù)、宏、類和表示符號(hào)組成?？梢院?jiǎn)單方便地完成對(duì)dsp器件片上外設(shè)配置和控制的編程工作，從而簡(jiǎn)化dsp片上外設(shè)開發(fā)工作，縮短了開發(fā)周期，具有標(biāo)準(zhǔn)化控制和管理片上外設(shè)的能力，減少了dsp硬件特殊性對(duì)用戶程序代碼的影響，方便用戶在不同器件間進(jìn)行代碼移植。但是使用csl進(jìn)行外設(shè)控制對(duì)用戶代碼執(zhí)行效率可能會(huì)造成一些影響[4]。

本文先給出配置pll的程序，再給出配置i2c模塊的程序，因?yàn)閐sp電路板的時(shí)鐘并不相同，pll配置程序并不具有很強(qiáng)的可移植性，同時(shí)為了提高編譯、執(zhí)行效率，配置pll的程序采用直接地址操作的方式，寄存器的宏定義請(qǐng)參考相應(yīng)的dsp數(shù)據(jù)手冊(cè)。本例程參考了文獻(xiàn)[2]，dsp系統(tǒng)的外接時(shí)鐘為25mhz。

注意，dsp系統(tǒng)的內(nèi)部時(shí)鐘大部分來自于pll，pll設(shè)置程序必須放在全部的最前面，只有對(duì)pll配置成功，系統(tǒng)才能正常的工作。

提供時(shí)鐘之后，可以對(duì)i2c模塊進(jìn)行配置。本文將i2c0配制成主機(jī)發(fā)送模式，工作頻率為100khz，非連續(xù)發(fā)送，7位地址。因?yàn)楸境绦蚴菫榕渲胦v7620作準(zhǔn)備，所以并沒有使用edma與dsp中斷。

注意，i2c0在發(fā)送一個(gè)字節(jié)后，自動(dòng)緩緩到主機(jī)接收模式，為了驗(yàn)證i2c0工作是否正常，可以將i2c0與i2c1環(huán)接。

本例程只提供配置i2c模塊所需的頭文件。

3 使用i2c模塊配置ov7620

omnivision公司推出的cmos彩色圖像傳感器ov7620，最大分辨率為664×492，不但能工作在逐行掃描方式下，也能工作在隔行掃描方式下，可通過i2c總線配置片內(nèi)寄存器，以使其輸出rgb原始數(shù)據(jù)，本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)加電復(fù)位后，先由tms320c6713產(chǎn)生i2c總線信號(hào)來對(duì)ov7620工作寄存器進(jìn)行初始化，然后ov7620即可開始按要求輸出圖像信號(hào)，包括行同步信號(hào)href、場(chǎng)同步信號(hào)vsync、像素時(shí)鐘信號(hào)pclk和數(shù)字圖像信號(hào)[5]。dsp通過edma接收原始圖像數(shù)據(jù)，進(jìn)行中值濾波，去掉噪聲，再進(jìn)行有關(guān)的圖象處理，下面給出ov7620的初始化程序。

ov7620initial（）函數(shù)的4個(gè)參數(shù)分別為cmos感光區(qū)域起始點(diǎn)和區(qū)域范圍，i2c_setov7620（）為自定義的函數(shù)，通過i2c發(fā)送兩個(gè)數(shù)據(jù)，第一個(gè)數(shù)據(jù)為ov7620的寄存器地址，第二個(gè)數(shù)據(jù)為寄存器內(nèi)容。

4 結(jié)論

本文介紹了i2c總線規(guī)范，以tms320c6713為例，說明ti一些dsp中i2c模塊的結(jié)果及各部分的功能，介紹了如何配置dsp的pll及系統(tǒng)時(shí)鐘；給出了開發(fā)環(huán)境ccs中csl的使用方法，對(duì)tms320c6713的i2c模塊進(jìn)行了配置，對(duì)ov7620進(jìn)行了配置。