无线传输应用背景下CC2530芯片DMA控制器故障研究 |
| 2016-06-11 16:46 作者：黄德颖 娄可卿 皇甫 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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硅谷网7月12日消息 （原文载于《硅谷》杂志6月刊）以RF模块采用DMA的方式将数据从内存搬运到TXbuffer从而实现实时数据的无线传输为应用背景，结合实践，给出DMA在此应用中的配置方案和采用在修改SRCADDR的值后，重新将&DMAConfig[0]赋值给DMA0CFG的方案，避免DMA控制器使用的故障。
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。
1DMA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。
2DMA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）。
3DMA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。
4DMA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。
5DMA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。
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