CC2530芯片DMA控制器配置

　　DMA控制器

　　DMA（Direct Memory Access）控制器是一种在系统内部转移数据的独特外设，可以将其视为一种能够通过一组专用总线将内部和外部存储器与每个具有DMA能力的外设连接起来的控制器。它之所以属于外设，是因为它是在处理器的编程控制下来 执行传输的。

　　1.DMA控制器结构

　　一般而言，DMA控制器将包括一条地址总线、一条数据总线和控制寄存器。高效率的DMA控制器将具有访问其所需要的任意资源的能力，而无须处理器本身的介入，它必须能产生中断。最后，它必须能在控制器内部计算出地址。

　　一个处理器可以包含多个DMA控制器。每个控制器有多个DMA通道，以及多条直接与存储器站（memory bank）和外设连接的总线，如图1所示。在很多高性能处理器中集成了两种类型的DMA控制器。第一类通常称为“系统DMA控制器”，可以实现对任何资源（外设和存储器）的访问，对于这种类型的控制器来说，信号周期数是以系统时钟（SCLK）来计数的，以ADI的Blackfin处理器为 例，频率最高可达133MHz。第二类称为内部存储器DMA控制器（IMDMA），专门用于内部存储器所处位置之间的相互存取操作。因为存取都发生在内部 （L1－L1、L1－L2，或者L2－L2），周期数的计数则以内核时钟（CCLK）为基准来进行，该时钟的速度可以超过600MHz。

　　每个DMA控制器有一组FIFO，起到DMA子系统和外设或存储器之间的缓冲器的作用。对于MemDMA（Memory DMA）来说，传输的源端和目标端都有一组FIFO存在。当资源紧张而不能完成数据传输的话，则FIFO可以提供数据的暂存区，从而提高性能。

　　因为你通常会在代码初始化过程中对DMA控制器进行配置，内核就只需要在数据传输完成后对中断做出响应即可。你可以对DMA控制进行编程，让其与内核并行地移动数据，而同时让内核执行其基本的处理任务—那些应该让它专注完成的工作。

　　2.DMA控制器基本功能

　　DMA控制器是内存储器同外设之间进行高速数据传送时的硬件控制电路，是一种实现直接数据传送的专用处理器，它必须能取代在程序控制传送中由CPU和软件所完成的各项功能；它的主要功能是：

　　（1）DMAC同外设之间有一对联络信号线——外设的DMA请求信号DREQ以及 DMAC向外设发出的DMA响应信号DACK；

　　（2）DMAC在接收到DREQ后，同CPU之间也有一对联络信号线——DMAC向CPU 发出总线请求信号（HOLD或BUSRQ），CPU在当前总线周期结束后向DMAC发出总线响应信号（HLDA或BUSAK），DMAC接管对总线的控制权，进入DMA操作方式；

　　（3）能发出地址信息，对存储器寻址，并修改地址指针，DMAC内部必须有能自动加1或减1的地址寄存器；

　　（4）能决定传送的字节数，并能判断DMA传送是否结束。DMA内部必须有能自动减1的字计数寄存器，计数结束产生终止计数信号；

　　（5）能发出DMA结束信号，释放总线，使CPU恢复总线控制权；

　　（6）能发出读、写控制信号，包括存储器访问信号和I/O访问信号。DMAC内部必须有时序和读写控制逻辑。 有些DMAC芯片和模块在这些基本功能的基础上还增加了一些新的功能。如：在DMA传送结束时产生中断请求信号；在传送完一个字节数后输出一个脉冲信号，用于记录已传送的字节数、为外部提供周期性的脉冲序列；在一个数据块传送完后能自动装入新的起始地址和字节数，以便重复传送一个数据块或将几个数据块链接起来传送；产生两个存储器地址，从而实现存储器与存储器之间的传送以及能够对I/O设备寻址，实现I/O设备与I/O设备之间的传送以及能够在传送过程中检索某一特定字节或者进行数据检验等等。

　　CC2530芯片DMA控制器配置

　　以美国Ti公司CC2430/CC2530芯片为代表的ZigbeeSOC解决方案在国内高校企业掀起了一股Zigbee技术应用的热潮。ZigBee是基于IEEE802.15.4无线标准研制开发的有关组网、安全和应用软件方面的技术标准。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。ZigBee的技术特性决定它将是无线传感器网络的最好选择，广泛用于物联网，自动控制和监视等诸多领域。

　　（1）但有些无线通信的开发并不需要依赖Zigbee协议，开发者完全可以在此上开发自己的协议。一般情况下，用CC2530的RF模块发送数据，通过向寄存器RFD［0:7］重复的赋值可以将能将内存中的数据写入到RF模块的Buffer里面，再通过选通命令启动RF发送数据。而在实时性要求较高的应用中，使用向寄存器赋值的方法远大于通过DMA将内存中的数据“搬运”到Buffer里所耗时间。CC2530里的DMA控制器可以极大的释放8051CPU内核对数据的操作，可以使CPU在最小的干预下，实现内存到ADC或RF模块之间的数据传送。使用DMA“搬运”数据的功能，要对按照CC2530的datasheet

　　（2）对DMA控制器的进行一系列的配置。本文主要研究两个方面，一是在应用背景下基于实践对DMA控制器进行配置，另一个测试DMA控制器中主要故障的解决方案。

　　1、DMA控制器

　　CC2530的DMA控制器的特点：5个独立通道，3个优先级，32个触发事件，独立的源地址和目的地址控制，3个传送模式，支持设置变化的发送长度，单字和双字发送模式。对DMA控制器的设置基本上是基于以上7个特点。具体的配置项有：Sourceaddress、DestinationAddress、TransferCount、VLENSetting、TriggerEvent、SourceandDestinationIncrement、DMATransferMode、DMAPriority、ByteorWordTransfers、InterruptMask、Mode8Setting。

　　DMA的配置基于应用，以RF模块传送数据为例（RF模块需要发送和接收数据，在其buffer和内存之间的数据传输通过DMA来完成）DMA控制器的使用包括对DMA中断配置，DMA控制器的参数设置，DMA控制器启动。

　　2、DMA控制器中断的配置

　　IEN1|=0x01；//开DMA中断

　　DMAIRQ=0；//清除标志位

　　（中断标志位的清除不仅仅在中断使用前要进行配置，在中断触发后的中断服务程序里面也清除）。

　　3、DMA控制器的参数设置

　　DMA控制的参数设置是通过“填写”一张数据结构表（ConfigurationDataStructure）。数据结构表里的参数有：SRCADDR［15:8］、SRCADDR［7:0］、DESTADDR［15:8］、DESTADDR［7:0］、VLEN［2:0］、LEN［12:8］、LEN［7:0］、WORDSIZE、TMODE［1:0］、TRIG［4:0］、SRCINC［1:0］、DESTINC［1:0］、IRQMASK、M8、PRIORITY［1:0］与上述配置项是相对应的。CC2530DMA控制器配置的实现是通过先将数据表封装成结构体，配置好该结构体后将其的地址传给DMA0CFGH寄存器，这样才能被arm启动。CC2530共有两个这样的寄存器，另外一个是DMA1CFGH。前者对应通道0的配置信息，后者对应余下通道（1~4通道）。由于RF模块收发数据均要依靠DMA，因此使用DMA控制器两个通道。0通道负责将数据从内存搬运到Buffer，1通道负责将数据从Buffer搬运到内存。在DMA配置表的填写中，（以通道0的配置为例，1通道方法相同）源地址填待发数据的首地址，目的地址填Buffer的地址。RF的Buffer分为TXbuffer和RXbuffer，通道0是发送数据用，所以应该填写TXbuffer的地址，该地址在CC2530的ioCC2530.h已经宏定义成了宏（#defineX_RFDXREG（0x70D9）），取其地址赋值给DESTADDR。

　　DMA传送的第一个字节应是长度字节lengthbyte，DMA搬运数据前会检查该值，从而确定执行一次搬运所搬运的字节。而这个字节在设定后，可由VLEN改变，VLEN决定最后搬运的值，有4个选项，分别是lengthbyte+1，lengthbyte，lengthbyte+2，lengthbyte+3。这部分在设计程序时尤其注意，特别是在RF应用中。

　　LEN决定了DMA搬运的最大长度。即使VLEN长度大于LEN，搬运的长度仍然是LEN。

　　WORDSIZE的选择单字节。

　　TMODE在四个选择single、block、singlerepeated、blockrepeated中，通道0可以任选，通道1则只能选择single或者repeatedsingle。这个选择决定了每次DMA被触发后，DMA采取的搬运机制，触发一次是搬运一个字节还是搬运整块数据。由于将数据从RF模块的RXbuffer搬运到内存，DMA搬运数据的时间小于RF模块接收数据的时间，所以在RADIO触发方式下，选择single或者repeatedsingle可以保证RF模块收到一个字节立即通过DMA将器搬运至内存，这样才能保证接收到的数据被完整无错的存到内存中。

　　TRIG选择NONE，采用手动触发。通道1的配置要选择RADIO，即在RXbuffer收到一个字节，DMA立刻搬运一个字节到内存。DMA控制器一共提供了31个触发选项，包括定时器、I/0控制器、UART、Flash控制器、ADC、AES、Debuginterface的触发源，应用面非常广。

　　SRCINC和DESTINC决定源地址和目的地址在每次DMA完成一次搬运后地址变化的方式，在不变、增一、增二、减一四个选项中选增一的方式，SRCINC选择增一的方式，DESTINC选择不变。这是由于目的地址对应RFD寄存器，需将数据依次“搬运”到该寄存器，便能将相应的字节依次写入到TXbuffer中。

　　IRQMASK屏蔽通道中断的配置，所以IRQMASK|=0x03开通道0和1的中断，同时屏蔽其他的通道的中断。

　　M8选择搬运每个字节的位数。选择8位还是7位，其中7位是LSB小端。

　　PRIORITY优先级的选择。该优先级是与CPU相比，此应用中应该将DMA的优先级设置的比CPU高。

　　4、DMA控制器启动

　　在填好DMA控制器的参数表后，将该表的地址（&DMAConfig［0］）赋值给DMA0CFG，在使用前先arm上DMA，再手动触发，触发完后在DMA的中断服务程序启动RF发送。

　　DMAARM|=0x01；//对通道0arm

　　如果触发模式选择手动触发则

　　DMAREQ |=0x01;//手动触发DMA控制器

　　后才能触发DMA；若是RADIO触发则是收到一个数据会自动触发DMA。

　　5、DMA控制器测试中主要故障的解决方案

　　按照CC2530的datasheet对DMA控制器进行按需配置，测试过程中发现一个问题：如果在使用了DMA后，修改DMA参数中源地址SRCADDR的值，在没有将该结构体参数表的地址&DMAConfig［0］重新赋值给DMA0CFG情况下arm后触发DMA，DMA控制器的执行会出现故障，可以进入中断，但是搬运的数据并非我们期望的数据。而修改其他参数则斐然。解决方案是在修改了SRCADDR的值后，重新将&DMAConfig［0］赋值给DMA0CFG。

　　6、总结

　　DMA的配置需要细致的阅读CC2530的说明文档，按照开发的需要不断的测试。本文以RF模块的应用为背景，以采用DMA的方式将数据从内存搬运到TXbuffer近而实现无线实时数据传输为例，在实践和反复测试后中，给出了DMA在此应用的配置方案和测试中主要故障的解决方案。