雙端口RAM在ARM 與DSP通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　后PC 時代，由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，利用嵌入式系統(tǒng)進行數(shù)字信號處理與傳輸成為可能。在ARM 和DSP 構(gòu)成的雙處理器系統(tǒng)中，嵌入式作為主設(shè)備，主要完成數(shù)據(jù)處理、存儲與網(wǎng)絡(luò)傳輸工作，而DSP 作為從設(shè)備需要負責(zé)復(fù)雜的算法實現(xiàn)。

　　在此高速數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)中，隨著采樣數(shù)據(jù)量的增大和處理任務(wù)的增加，對數(shù)據(jù)的傳送要求越來越高，如果在兩個系統(tǒng)端口之間沒有能夠高速傳送數(shù)據(jù)的接口，將會造成數(shù)據(jù)傳送的阻塞，嚴重影響系統(tǒng)的實時性與處理數(shù)據(jù)的能力，因此此系統(tǒng)設(shè)計的重點之一是主從設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信。本文介紹用雙端口RAMIDT70261 完成TMS320C6211DSP 與嵌入式ARM920T之間的數(shù)據(jù)通信。

　　1 IDT70261雙端口RAM功能簡介

　　IDT70261 是美國IDT 公司生產(chǎn)的高速16K×16 的雙端口SRAM,其典型功耗為750mW,它具有兩個等級的存取時間：商業(yè)級有 15/20/25/35/55 ns （max），工業(yè)級有20/25/35/55ns （max）。雙端口RAM 有兩個完全獨立的端口，它們各自有一套相應(yīng)的數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線，允許兩個控制器單獨或異步的讀寫其中任意一個存儲單元。兩個端口具有同樣的對雙端口RAM 的讀寫操作能力，但是當(dāng)兩個端口同時對同一地址進行讀寫操作時，會因為數(shù)據(jù)的沖突而造成存儲或讀取的錯誤。對同一存儲單元的操作存在以下四種情況：

　?。?） 兩個端口不同時對同一地址單元進行讀寫數(shù)據(jù)。

　?。?） 兩個端口同時對同一地址單元進行讀出數(shù)據(jù)。

　?。?） 兩個端口同時對同一地址單元進行寫入數(shù)據(jù)。

　?。?） 兩個端口同時對一個地址單元，一個寫入數(shù)據(jù)，另一個讀出數(shù)據(jù)。

　　前兩種情況不會造成對雙端口RAM的讀寫錯誤，第三種情況會造成寫入數(shù)據(jù)的錯誤，第四種情況會造成讀出錯誤。為了避免對雙端口RAM 造成讀寫錯誤，IDT70261 有以下幾種仲裁控制方法。

　　1.1 遇忙邏輯控制

　　當(dāng)雙端口同時對同一地址單元進行控制時，IDT70261 提供一種/BUSY 控制機制。雙端口不對同一地址單元進行控制時，兩個端口的/BUSY 引腳都為高，左右兩個端口均可正常訪問存儲空間。當(dāng)兩個端口對同一地址單元進行存取時，一個端口的/BUSY 引腳為高（允許對存儲空間的讀寫操作），另一個端口的引腳為低（禁止對存儲空間的讀寫操作），哪一個請求信號在前，其端口引腳為高，另一個為低。兩個端口請求讀寫的時間差最小為5ns,當(dāng)時間小于5ns 時，系統(tǒng)會自動允許一個引腳讀寫，屏蔽另外一個引腳，防止出現(xiàn)對同一地址單元的讀寫錯誤。

　　1.2 中斷控制機制

　　IDT70261 具有中斷輸出功能，中斷工作時，雙端口RAM 的兩個最高地址單元3FFE、3FFF 作為"郵箱"來傳遞相應(yīng)的命令。當(dāng)中斷功能不使用時，3FFE、3FFF兩個單元作為正常的存儲單元使用。下面介紹中斷工作原理。

　　左端口寫地址單元3FFF,/INTR 變?yōu)橛行Вǖ碗娖剑蛴叶丝诎l(fā)送中斷請求，右端口響應(yīng)中斷請求后，可向3FFF 地址單元執(zhí)行一次讀操作，清除中斷標志（/INTR 變?yōu)楦唠娖剑?。同理，右端口寫地址單?FFE,/INTL 變?yōu)橛行Вǖ碗娖剑?，向左端口發(fā)送中斷請求，左端口響應(yīng)中斷請求后，可向3FFE 地址單元執(zhí)行一次讀操作，清除中斷標志（/INTL 變?yōu)楦唠娖剑?/P>

　　1.3 令牌傳遞原理

　　IDT70261 內(nèi)部有8 個獨立于雙端口RAM 的邏輯鎖存單元，用來標明共享的雙端口RAM 是否正在使用。在此工作模式下，/SEM 用作鎖存器的"片選"信號，地址線A2~A0 用來尋址8 個標志鎖存器，數(shù)據(jù)線D0用來標志鎖存器的狀態(tài)。

　　端口向鎖存器寫入0 表示申請控制權(quán)，寫入1 表示放棄使用權(quán)。當(dāng)左端口要使用雙端口RAM 時，先寫入0 到標志鎖存器，然后讀出標志鎖存器的狀態(tài)，若讀出的值為0,則左端口獲得該存儲單元的使用權(quán)；若讀出的值為1,表明右端口正在使用該存儲單元。

　　此時，左端口要么循環(huán)檢測鎖存器狀態(tài)，直到右端口使用結(jié)束，要么向鎖存器寫入1,撤銷請求。同理，若右端口使用雙端口RAM 時，仍按照上述步驟進行操作[1,2].

2 基于IDT70261的接口電路

　　本系統(tǒng)為視頻數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，當(dāng)攝像頭采集后的數(shù)據(jù)經(jīng)DSP 壓縮編碼后輸入到雙端口RAM 芯片中，ARM 處理器接收到數(shù)據(jù)請求后，接收圖像數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行存儲和傳輸工作，最終將圖像經(jīng)過解碼顯示在終端PC 機上。

　　基于IDT70261 的接口電路圖如圖1 所示，此系統(tǒng)采用中斷控制機制，雙端口RAM 的一些功能引腳并不需要全部使用。雙端口RAM 的左端是ARM920T芯片，右端是TMS320C6211 DSP 芯片。雙端口RAM兩個獨立的數(shù)據(jù)線D0L-D15L 和D0R-D15R 分別與ARM920 芯片和DSP 芯片連接，地址線A0L-A13L 和A0R-A13R 也分別與上述兩芯片連接。/CE 為芯片使能引腳，R/W 為讀寫控制引腳，/OE 為輸出使能引腳，/INT 為中斷標志引腳，/BUSY 為遇忙控制引腳，其連接電路如圖1 所示。

圖1 接口電路