DSP與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器協(xié)同工作考慮的10大因素

　　詳細(xì)了解應(yīng)用類型

　　第一步需要了解應(yīng)用類型。對(duì)于控制型應(yīng)用，既需要應(yīng)對(duì)突發(fā)的大量數(shù)據(jù)處理情形，也要考慮間歇的閑置狀態(tài)；而對(duì)于音頻應(yīng)用，則需要處理連續(xù)數(shù)據(jù)流的能力。了解應(yīng)用的具體需求將有助于選擇適當(dāng)?shù)慕涌诤驼_的數(shù)據(jù)讀取方法。

　　評(píng)估系統(tǒng)速率

　　第二步需要了解數(shù)據(jù)采樣的速率。舉例來說，音頻系統(tǒng)可能是一部CD播放機(jī)，采樣率為96kHz，也可能是電話語音系統(tǒng)，采樣率僅為8kHz。當(dāng)然，也可能是其他系統(tǒng)，如ADSL質(zhì)量測(cè)量應(yīng)用，采樣速率高達(dá)10MSPS，或者是稱重應(yīng)用，每秒只要16次采樣就足夠了，但要求具備較高的分辨率(如24位)。了解此方面信息，將有助于開展下一步工作，即選擇正確的DSP接口。

　　選擇正確的DSP接口

　　了解了應(yīng)用及速率要求后，就對(duì)采用哪種DSP接口有了一定的認(rèn)識(shí)。大多數(shù)音頻設(shè)備均使用特定類型的串行接口，不過高速應(yīng)用則要求并行接口。當(dāng)采樣速率為10MSPS、分辨率 為12位時(shí)，如果采用串行接口，其端口的速率要達(dá)到120MHz才能從轉(zhuǎn)換器向DSP發(fā)送數(shù)據(jù)。這一要求大大超過了大多數(shù)50MHz串行端口的處理能力。若使用并行接口，則總線上信號(hào)交換的頻率為10MHz，速率顯著降低，因此處理起來非常簡單。

　　在選擇接口時(shí)，還要考慮的另一問題就是，并行總線能否滿足所需的數(shù)據(jù)速率要求，或者說并行總線芯片在滿足程序與系數(shù)要求后是否已經(jīng)達(dá)到了滿負(fù)荷。如果是的話，不妨考慮在DSP與轉(zhuǎn)換器之間插入FIFO。

　　確定握手模式

　　一旦選擇了DSP接口，下一步就要考慮轉(zhuǎn)換器與DSP之間的握手模式(handshakemode)。大多數(shù)轉(zhuǎn)換器在發(fā)出新的數(shù)據(jù)字之前都會(huì)給出某種類型的轉(zhuǎn)換結(jié)束(EOC)信號(hào)。處理器使用上述信號(hào)的方式有兩種：一是輪詢(poll)；二是用其作為中斷。

　　使用EOC信號(hào)作為中斷具有一定優(yōu)勢(shì)，因?yàn)镃PU不會(huì)被輪詢標(biāo)記占用，因此在獲得數(shù)據(jù)前不會(huì)打斷CPU的正常工作。不過，如果轉(zhuǎn)換器等待處理特定的協(xié)議來讀取數(shù)據(jù)，比如轉(zhuǎn)換器發(fā)出轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)后又需要讀取命令來檢索數(shù)據(jù)，每個(gè)讀取命令都會(huì)觸發(fā)新的中斷，那么就會(huì)造成過多的開銷，得不償失。在這種情況下，輪詢的方法就具有明顯的優(yōu)勢(shì)了。

　　如果中斷時(shí)延非常重要的話，那么使用輪詢方式就更具優(yōu)勢(shì)。輪詢可確保信號(hào)響應(yīng)速度更快，這比進(jìn)入中斷服務(wù)例程要快得多。如果數(shù)據(jù)檢索有短暫時(shí)隙(narrowtimeslot)，那么采用輪詢方式也是有利的。

　　確定傳輸模式

　　下一步就是實(shí)際收集數(shù)據(jù)的工作了。收集數(shù)據(jù)有兩種方法，各有千秋。第一種方法是采用DSP的DMA(直接存儲(chǔ)器存取)控制器，可使傳輸與轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)記同步，并使CPU不用承擔(dān)傳輸工作，因?yàn)閿?shù)據(jù)陣列的填充是在后臺(tái)完成的，傳輸完成后再通知CPU。

　　不過，這種方法只有在進(jìn)行直接傳輸?shù)那闆r下才有效。如果數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器在檢索數(shù)據(jù)時(shí)需要某些復(fù)雜的機(jī)制，那么DMA就不太有效了。

　　在這種情況下，應(yīng)讓CPU參與傳輸工作。盡管服從特殊的協(xié)議相當(dāng)簡單，但必須使用大量的CPU資源來收集數(shù)據(jù)。如果中斷率非常高，那么CPU可能很難有時(shí)間再去執(zhí)行數(shù)據(jù)收集之后的算法了。

　　是否采用數(shù)據(jù)猝發(fā)

　　假設(shè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器連接至DSP的并行總線，該并行總線在存儲(chǔ)器存取(讀取正在執(zhí)行的數(shù)據(jù))和I/O存取(讀取采樣)之間需要幾個(gè)周期的轉(zhuǎn)換，而且數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換速率非常高，因此，轉(zhuǎn)換常常是必需的，幾乎每次采樣讀取都要進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

　　如果一步就能讀取多個(gè)數(shù)據(jù)字，且不用每次都進(jìn)行數(shù)據(jù)總線交換，肯定是非常有價(jià)值的。在這種情況下，不妨考慮在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器與DSP之間采用FIFO。一旦FIFO達(dá)到一定的水平即中斷DSP，達(dá)到一定數(shù)量的數(shù)據(jù)字一步完成傳輸，這就大大降低了總線轉(zhuǎn)換的開銷。

　　針對(duì)變量選擇正確的數(shù)據(jù)類型

　　數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器針對(duì)所用的數(shù)據(jù)采用不同的格式。有的使用標(biāo)準(zhǔn)二進(jìn)制(即無符號(hào)二進(jìn)制)數(shù)據(jù)類型，有的則采用帶符號(hào)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)類型，這就是問題的復(fù)雜所在。如果有一個(gè)12位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，那么在帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)據(jù)情況下，如何使用將是一個(gè)問題。符號(hào)位占據(jù)最重要的位置，即第“11”位(這里的起始位是第“0”位)。如果將此數(shù)據(jù)字賦予“C”變量，寬度為“16”位，那么假定“C”符號(hào)位為第“15”位。如果從轉(zhuǎn)換器讀取的數(shù)字為負(fù)，那么DSP就不能識(shí)別其為負(fù)值，因?yàn)榉?hào)位的位置錯(cuò)誤。如何解決這一問題呢？第一種方法是在讀取數(shù)據(jù)時(shí)進(jìn)

　　行數(shù)據(jù)位移。不過，這只有在CPU讀取數(shù)據(jù)時(shí)才有可能，因?yàn)镈MA控制器不可能在傳輸時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)位移。另一種方法是在數(shù)據(jù)塊完全傳輸后在環(huán)路中將數(shù)據(jù)位移至正確的位置。不過這必須使用CPU，并要求額外的MIPS。

　　如果改變連接后轉(zhuǎn)換器的第“11”位剛好連接至DSP數(shù)據(jù)總線的第“15”位，那么符號(hào)位從首位算起剛好位于正確的位置，這就能實(shí)現(xiàn)基于DMA的傳輸，而且也不用再進(jìn)行數(shù)據(jù)位移。

　　確保處理的是正確數(shù)據(jù)

　　現(xiàn)在，數(shù)據(jù)已經(jīng)進(jìn)入系統(tǒng)，數(shù)據(jù)字存儲(chǔ)在陣列中，數(shù)據(jù)大小也合適，于是開始處理數(shù)據(jù)，但沒有獲得預(yù)期的結(jié)果，這時(shí)需要思考到底出了什么問題。首先應(yīng)該檢查DSP的高速緩存，DMA傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)入存儲(chǔ)器時(shí)是否啟用高速緩存，在這種情況下，高速緩存很可能保留拷貝的舊數(shù)據(jù)，并在算法工作中使用它們。如果發(fā)生了此類問題，就必需注意高速緩存相關(guān)性與轉(zhuǎn)儲(chǔ)清除問題，或者是存儲(chǔ)新數(shù)據(jù)的高速緩存區(qū)失效。這樣就能確保CPU處理的數(shù)據(jù)是傳輸完成后的最新數(shù)據(jù)。

　　如果用C語言編程應(yīng)分配易失關(guān)鍵字

　　在調(diào)試嵌入式系統(tǒng)時(shí)，采用變量查詢外設(shè)的狀態(tài)后，發(fā)現(xiàn)CPU所用變量值是錯(cuò)誤的，這時(shí)就要思考到底哪里出了問題。先看看下面這個(gè)結(jié)構(gòu)：

　　unsignedint*pControl=(unsignedint*)0x00COFFEE;file://錯(cuò)誤

　　while(*pControl==0);file://等待一個(gè)外部事件

　　這里的*pControl指向一個(gè)外設(shè)。

　　通過while循環(huán)，期望EOC能從“0”轉(zhuǎn)換為“1”。但在大多數(shù)情況下，恐怕得一直等下去，因?yàn)榫幾g器認(rèn)為它已經(jīng)完全控制了變量及與其相關(guān)的存儲(chǔ)器，只加載*pControl指向的存儲(chǔ)器位置的內(nèi)容一次，就會(huì)對(duì)其進(jìn)行循環(huán)測(cè)試。但問題在于，由于不會(huì)重新讀取存儲(chǔ)器內(nèi)容，也就不能結(jié)束循環(huán)。

　　解決這一問題的方法就是將*pControl的聲明作一下修改，通知編譯器其指向的存儲(chǔ)器位置可由外部事件修改，而每次使用該變量時(shí)都必須重新載入，如下所示：

　　volatileunsignedint*pControl=(unsignedint*)0x00COFFEE;file://正確

　　while(*pControl==0);file://等待一個(gè)外部事件

　　確保采樣等距

　　如果要在頻域中處理采樣數(shù)據(jù)，那么還要提到一點(diǎn)：不是所有轉(zhuǎn)換器都有啟動(dòng)新轉(zhuǎn)換的自身時(shí)基。在這種情況下，應(yīng)采用外部時(shí)基或DSP定時(shí)針(timerpin)。