TI系列DSP的I2C模块配置与应用

　　I2C总线最早是由Philips公司提出的串行通信接口规范，标准I2C总线只使用两条线通信，能将多个具有I2C接口的设备连接，进行可靠的通信，连接到同一总线的I2C器件数量，只受总线最大电容400pF的限制，而且最高通信速率可以达到3.4Mb/s，由于I2C接口简单，使用方便，被很多芯片采用，成为一种广泛应用的接口[1]。

　　DSP即数字信号处理器，是一种广泛应用的嵌入式处理器，主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法，目前，国际主要的DSP供应商是TI公司，其TMS32系列产品占据了DSP市场近一半的份额，为了用户能方便快捷的进行系统的开发与集成，TI公司在一些型号的DSP中集成了I2C通信模块，本文以TMS320C6713为例，使用TI公司DSP开发工具CCS2.2提供的CSL（Chip Support Lib，片级支持库）配置I2C模块。

　　图像采集和处理是DSP应用的一个重要领域，本文结合作者开发的基于DSP的图像采集、处理系统、以CMOS图像采集芯片OV7620为例，介绍DSP芯片通过I2C模块对I2C设备进行配置的过程。

　　1 TI公司带I2C接口的DSP

　　在嵌入式系统开发过程中，如果处理器没有I2C接口而系统中又存在I2C器件时，通用的办法是利用处理器的两根引脚分别模拟SDA和SCL信号，并利用程序模拟接口，这种方法的通用性好，灵活可靠，但是移植性差，不同型号的处理器需要不同的程序，尽管在网上能够下载到这类程序的源代码，但是进行程序移植仍会浪费开发人员大量的时间，而且使得程序变得庞大，不易维护。

　　为了用户能方便快捷地进行系统的开发与集成，TI公司在一些型号的DSP中集成了I2C通信模块，例如TMS320C6713、TMS320C6416、TMS320C5509等。

　　TMS320C6713是一款高性能浮点DSP，内部集成2个I2C接口：I2C0和I2C1。其中，I2C1的引脚与McBSP1（Multichannel Buffered Serial Port 1，多通道缓存串口1）的引脚复用，默认情况下是激活McBSP1，使用I2C1必须将寄存器DEVCFG的最低位置1[2，3]。I2C模块的结构如图1所示。

　　I2CDXR是发送缓存，I2CXSR是发送移位寄存器。总线上的数据送到I2CDXR之后，被拷贝到I2CXSR，按位移出，送到SDA，先移出的位是最高位。I2CDRR与I2CRSR分别是接收缓存和接收移位寄存器，负责将SDA上的数据移入，合并成字节后，放到接收缓存，并将数据发送到数据总线。

　　I2C模块有5种状态会产生中断信号，作为中断源提供给DSP中断系统调用，这5种状态是：准确好发送数据、准确好接收数据、可以访问寄存器、主机没收到响应信号和总线仲裁失败。因为I2C模块能够提供中断信号，可以编制中断处理函数，中断中相应I2C事件，确保了响应的实时性。

　　I2C模拟还可以与EDMA（Enhanced Direct Memory Access，增强型内存直接访问）配合工作。当数据由I2CDXR拷贝到I2CXSR或由I2CRSR拷贝到I2CDRR时，都会触发EDMA操作，EDMA会发送下一个数据或读取收到的数据。由于EDMA操作不占用DSP处理时间，可以大大提高DSP的运算速度，避免流水线被不停的打断，因此，如果使用I2C模块与外设进行数据量比较大的数据交换，比如，将缓存中的大量数据保存到I2C接口的Flash中，可以使用EDMA操作，如果交换的数据量比较小，而对实时性比较高，比如，接收I2C接口传感器的采集数据，可以采用DSP中断的方式；如果交换的数据量比较小，对实时性要求又不高，比如，对I2C设备进行设置，则可以使用DSP查询状态位的方式，本文例程使用I2C模块配置OV7620，采用查询方式。

　　为使I2C模块正常工作，必须为其提供驱动时钟，在TMS320C6713中，I2C模块的时钟由系统时钟经分频得到，如图2所示。

　　外接时钟为DSP系统的外接时钟，本文设计的系统时钟频率为25MHz，PLL为系统的锁相环，先对外接时钟分频，再倍频，锁定时钟，然后按照不同的分频系数，分出三个时钟，供TMS320C6713使用，其中的一个输出到I2C模块，I2C模块先根据IPSC的值将时钟预分频，分频后的时钟供I2C模块使用，同时，根据ICCL与ICCH的值再将时钟分频，分别控制SCL的低电平与高电平周期，SCL的频率为

　　在配置I2C模块之前，必须配置PLL。TMS320C6713的I2C不支持高速模式，一般配置在标准模式下。

　　2 使用CSL配置I2C模块

　　对I2C模块的控制是通过操作控制/状态寄存器组实现的。TMS320C6713的寄存器映射到地址空间，可以通过地址操作直接读写寄存器，如
＃define I2CMDR0 0x01B40024
＊（volatile unsigned int ＊）I2CMDR0＆＝～0x20；

　　通过地址操作读写寄存器，语法简单，编译效率高，但是程序的可读性和可移植性差，不易维护。

　　在DSP应用系统中，一般会涉及到大量DSP器件，特别是片上外设的编程处理工作，在开发初期消耗了开发人员较多精力，TI公司在开发环境CCS中，提供了CSL。多数CSL模块都由对应的函数、宏、类和表示符号组成。可以简单方便地完成对DSP器件片上外设配置和控制的编程工作，从而简化DSP片上外设开发工作，缩短了开发周期，具有标准化控制和管理片上外设的能力，减少了DSP硬件特殊性对用户程序代码的影响，方便用户在不同器件间进行代码移植。但是使用CSL进行外设控制对用户代码执行效率可能会造成一些影响[4]。

　　本文先给出配置PLL的程序，再给出配置I2C模块的程序，因为DSP电路板的时钟并不相同，PLL配置程序并不具有很强的可移植性，同时为了提高编译、执行效率，配置PLL的程序采用直接地址操作的方式，寄存器的宏定义请参考相应的DSP数据手册。本例程参考了文献[2]，DSP系统的外接时钟为25MHz。

　　注意，DSP系统的内部时钟大部分来自于PLL，PLL设置程序必须放在全部的最前面，只有对PLL配置成功，系统才能正常的工作。

　　提供时钟之后，可以对I2C模块进行配置。本文将I2C0配制成主机发送模式，工作频率为100kHz，非连续发送，7位地址。因为本程序是为配置OV7620作准备，所以并没有使用EDMA与DSP中断。

　　注意，I2C0在发送一个字节后，自动缓缓到主机接收模式，为了验证I2C0工作是否正常，可以将I2C0与I2C1环接。

　　本例程只提供配置I2C模块所需的头文件。

　　3 使用I2C模块配置OV7620

　　Omnivision公司推出的CMOS彩色图像传感器OV7620，最大分辨率为664×492，不但能工作在逐行扫描方式下，也能工作在隔行扫描方式下，可通过I2C总线配置片内寄存器，以使其输出RGB原始数据，本文设计的系统加电复位后，先由TMS320C6713产生I2C总线信号来对OV7620工作寄存器进行初始化，然后OV7620即可开始按要求输出图像信号，包括行同步信号HREF、场同步信号VSYNC、像素时钟信号PCLK和数字图像信号[5]。DSP通过EDMA接收原始图像数据，进行中值滤波，去掉噪声，再进行有关的图象处理，下面给出OV7620的初始化程序。

　　OV7620initial（）函数的4个参数分别为CMOS感光区域起始点和区域范围，I2C_SetOV7620（）为自定义的函数，通过I2C发送两个数据，第一个数据为OV7620的寄存器地址，第二个数据为寄存器内容。

　　4 结论

　　本文介绍了I2C总线规范，以TMS320C6713为例，说明TI一些DSP中I2C模块的结果及各部分的功能，介绍了如何配置DSP的PLL及系统时钟；给出了开发环境CCS中CSL的使用方法，对TMS320C6713的I2C模块进行了配置，对OV7620进行了配置。