幾種DSP與外接存儲(chǔ)器的連接方法

1 引言

存儲(chǔ)器接口分為ROM接口和RAM接口兩種。ROM包括EPROM和FLASH，而RAM主要是指SRAM。TMS320C5409具有32K字的片內(nèi)RAM和16K字的掩膜ROM。但是在DSP應(yīng)用的很多場(chǎng)合，尤其是帶信號(hào)存儲(chǔ)的DSP應(yīng)用來說，TMS320C5409的片內(nèi)存儲(chǔ)資源是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠用的。因此，設(shè)計(jì)一個(gè)TMS320C5409硬件系統(tǒng)一般應(yīng)該包括其與EPROM/FLASH和SRAM的接口設(shè)計(jì)，以存放程序和數(shù)據(jù)。本文介紹TMS320C5409與存儲(chǔ)器的接口設(shè)計(jì)方案。

2 DSP與SRAM的接口設(shè)計(jì)

除了內(nèi)部32k字RAM和16K字ROM之外,TMS320C5409還可以擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器。其中,數(shù)據(jù)總空間總共為64k字（0000H～FFFFH）,I/O空間為64K字（0000H～FFFFH），程序空間為8M。8M的程序空間的尋址是通過額外的7根地址線（A16～A22）實(shí)現(xiàn)的,由XPC寄存器控制。根據(jù)程序和數(shù)據(jù)的空間配置,擴(kuò)展的方法主要有3種。

2.1 分開的程序和數(shù)據(jù)空間配置

這種方案是采用外接一個(gè)128k×16位的RAM，將程序區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)分開，如圖1所示。采用程序選通線接外部RAM的A16地址線實(shí)現(xiàn)，因此，程序區(qū)為RAM的前64k字（0000H～FFFFH），數(shù)據(jù)區(qū)為RAM的后64k字（10000H～1FFFFH）。對(duì)DSP而言，程序區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)的地址范圍均為0000H～FFFFH。
采用這種配置方法需要注意：如果內(nèi)部RAM設(shè)置為有效，則相同地址的外部RAM自動(dòng)無效；當(dāng)外部RAM不能全速運(yùn)行時(shí)，需要根據(jù)速度設(shè)置插入等待狀態(tài)（設(shè)置SWWSR）。

2.2 混合的程序和數(shù)據(jù)空間配置

這種方案是令OVLY=1，此時(shí)內(nèi)部RAM既是數(shù)據(jù)區(qū)也是程序區(qū)。這樣設(shè)置的優(yōu)點(diǎn)是程序可以在內(nèi)部全速運(yùn)行，缺點(diǎn)是由于程序和數(shù)據(jù)是共用的，因此存儲(chǔ)區(qū)就變小了。此外，在鏈接時(shí)必須將程序和數(shù)據(jù)分開，以避免重疊。
這種配置方法如圖2所示。將和信號(hào)接至一與非門，形成PDS信號(hào)，這個(gè)信號(hào)不論是有效還是有效都呈現(xiàn)有效（高電平），將這個(gè)信號(hào)經(jīng)反向用作片選信號(hào)，就可以保證外部RAM既作為程序區(qū)也作為數(shù)據(jù)區(qū)。

圖1 分開的數(shù)據(jù)和程序空間配置

圖2 混合的數(shù)據(jù)和程序空間配置

2.3 優(yōu)化的混合程序和數(shù)據(jù)空間配置

圖3所示為一種優(yōu)化的混合程序和數(shù)據(jù)區(qū)外接RAM的方法。這種配置方法省去了DSP的A15地址線，將RAM分成32k字長(zhǎng)的塊。采用這種方法后，可充分利用外接的RAM，不會(huì)因內(nèi)部RAM和外部RAM的地址重疊而造成外部RAM的浪費(fèi)。

圖3 優(yōu)化的混合數(shù)據(jù)和程序空間配置

由于外部擴(kuò)展的空間很大，因此DSP程序區(qū)另外的地址空間也能訪問到外部RAM。這種優(yōu)化的外部RAM配置方法，使得在使用DSP的內(nèi)部RAM的情況下，能夠充分利用外部擴(kuò)展RAM。

圖4 DSP與FLASH的接口

3 DSP與FLASH的接口設(shè)計(jì)

圖4為DSP與FLASH的一種接口配置。圖中FLASH采用Silicon Storage 公司的新一代256K×16位CMOS FLASH Memory產(chǎn)品SST39VF400A作為DSP的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，地址總線和數(shù)據(jù)總線接至DSP的外部總線，接至DSP的。DSP上的XF引腳用于啟動(dòng)編程。當(dāng)XF為低時(shí)，F(xiàn)LASH處于讀狀態(tài)；當(dāng)XF為高時(shí)，F(xiàn)LASH可擦或編程。為了滿足SST39VF400A的時(shí)序要求，XF與相“或”后接至，引腳與相“或”后接至。

4 FLASH的擦寫

4.1 片外FLASH擦寫原理

在實(shí)際應(yīng)用中，選擇的片外存儲(chǔ)器通常是片外的RAM或FLASH Memory。但是，由于RAM中數(shù)據(jù)掉電即丟失，不適合長(zhǎng)期保存數(shù)據(jù)，因此當(dāng)需要保存到片外存儲(chǔ)器的是一些無需頻繁讀/寫但需要長(zhǎng)期保存的數(shù)據(jù)時(shí)，如字模數(shù)據(jù)、端口地址等，通常選擇使用片外的FLASH擴(kuò)展DSP芯片的存儲(chǔ)器空間。但是，使用片外的FLASH必須要解決對(duì)其的擦寫問題。
在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)FLASH的擦寫主要有兩種方式：一是使用通用編程器對(duì)FLASH芯片進(jìn)行擦寫；二是直接由DSP對(duì)FLASH進(jìn)行擦寫。這里介紹一種利用存儲(chǔ)器映射技術(shù)，通過對(duì)DSP芯片編程實(shí)現(xiàn)片外FLASH擦寫的方法。
CCS5000 IDE是TI公司專為TMS320C5409設(shè)計(jì)的開發(fā)平臺(tái)，該平臺(tái)具有簡(jiǎn)單明了的圖形用戶界面和豐富的軟件開發(fā)工具。利用GPIO0口可以生成合適的片外FLASH和片內(nèi)RAM片選信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)片外FLASH和片內(nèi)RAM訪問的切換，在電路上可以將GPIO0信號(hào)與數(shù)據(jù)選擇信號(hào)或程序選擇信號(hào)相“或”實(shí)現(xiàn)。

4.2 片外FLASH擦寫流程

編寫FLASH擦寫程序的流程圖如圖5所示。

圖5 FLASH擦寫程序流程圖

（1）將character[180][32]設(shè)置為全局變量。
（2）將程序編譯下載到DSP芯片中，打開工程目錄中output文件夾中的.map文件，
找到character數(shù)組在RAM中存放的起始地址和長(zhǎng)度。
（3）使用Save Memory命令將RAM中對(duì)應(yīng)于character數(shù)組的地址段的數(shù)據(jù)以二進(jìn)制形式保存在計(jì)算機(jī)上。
（4）打開FLASH擦寫程序，修改數(shù)據(jù)在片內(nèi)RAM中存儲(chǔ)的起始地址和FLASH擦寫的起始地址和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，編譯下載后，單步執(zhí)行，直到擦寫完FLASH，并將地址映射方式設(shè)置為映射到片內(nèi)RAM處，數(shù)據(jù)便寫到片外FLASH的相應(yīng)地址中。
這一種通過地址映射方式的方法可適用于多種場(chǎng)合，針對(duì)多個(gè)FLASH芯片使用多個(gè)GPIO端口進(jìn)行地址的擴(kuò)展，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行擦寫操作；若將部分擦寫程序放置到片外FLASH中并作相應(yīng)設(shè)置，即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)得自舉運(yùn)行。

5 Bootload的設(shè)計(jì)

BootLoader是嵌入式系統(tǒng)加電后在操作系統(tǒng)內(nèi)核運(yùn)行之前運(yùn)行的第一段代碼。BootLoader用于初始化硬件設(shè)備、建立內(nèi)存空間的映射圖，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個(gè)合適的狀態(tài)，以便為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核準(zhǔn)備好正確的環(huán)境。通常，Boot Loader是嚴(yán)重地依賴于硬件而實(shí)現(xiàn)的，特別是在嵌入式世界。因此，在嵌入式世界里建立一個(gè)通用的Boot Loader幾乎是不可能的。BootLoader一般它只在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)非常短的時(shí)間內(nèi)運(yùn)行。對(duì)于嵌入式系統(tǒng)來說，這是至關(guān)重要的一步。
TMS320C54x內(nèi)部具有16K×16位的掩模ROM，其內(nèi)部具有Bootloader程序，工作在微計(jì)算機(jī)方式下可以啟動(dòng)ROM中的引導(dǎo)程序，將用戶程序從EPROM（FLASH）、串行口、I/O口或HPI口引導(dǎo)到內(nèi)部RAM或外部的高速SRAM中全速運(yùn)行。 TMS320C5409硬件復(fù)位后采樣引腳如果為低，則DSP從FF80H開始執(zhí)行片內(nèi)的引導(dǎo)程序，F(xiàn)F80H包含一條跳轉(zhuǎn)到Bootloader程序的語句，Bootloader程序?qū)⒂脩舫绦蛳螺d到RAM中運(yùn)行。在硬件復(fù)位期間，如果TMS320C5409的為高電平，則從片外的0FF80H開始執(zhí)行程序。選擇過程如圖6所示。

圖6 自舉加載方式的選擇過程

6 結(jié)束語

實(shí)踐證明，在DSP的使用中，以上介紹的DSP與其外圍存儲(chǔ)器的接口設(shè)計(jì)是切實(shí)可行的。