基于DSP＋ARM架構(gòu)的協(xié)議轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)

　　在該協(xié)議轉(zhuǎn)換器中，DSP通過EMIFA接口連接到FPGA，實(shí)現(xiàn)DSP與FPGA Block RAM的無縫連接，從而使得DSP與FPGA之間的通信問題轉(zhuǎn)化為DSP對其EMIFA外設(shè)的訪問，達(dá)到了提高系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的目的。為了保持FPGA與DSP之間的同步，F(xiàn)PGA的時(shí)鐘直接由DSP內(nèi)部的鎖相環(huán)提供。DSP處理器TMS320C6416與FPGA的接口示意圖如圖2所示。

圖2 TMS320C64l6與FPGA接口示意圖

　　2．2 S3C451OB及其外圍電路設(shè)計(jì)

　　ARM芯片選用Samsung公司的S3C4510B。S3C4510B是基于以太網(wǎng)應(yīng)用的高性價(jià)比16／32 bit RISC微控制器，內(nèi)含一個(gè)由ARM公司設(shè)計(jì)的16／32 bit ARMTTDMI RISC處理器核。S3C4510B提供了一套比較完整的通用的外圍設(shè)備，從而使得整個(gè)系統(tǒng)消耗最小。正是因?yàn)樗哂泻芏喑Ｓ玫墓δ苣K，所以也免去了添加配置附加設(shè)各的麻煩。芯片上集成的功能主要包括以下幾個(gè)方面田：3．3 V ARM內(nèi)核和3．3 V外部I／O，具有50 MHz時(shí)鐘頻率的微處理器；8 KB的Cache／SRAM；一個(gè)10／100 Mb／s以太網(wǎng)控制器，MII接口；2個(gè)HDLC通道，每個(gè)通道可支持10 Mb／s；2個(gè)UART通道，2個(gè)DMA通道，2個(gè)32 bit定時(shí)／計(jì)數(shù)器；1個(gè)通道IIC接口，18個(gè)可編程I／O口；中斷控制器，支持21個(gè)中斷源，包括4個(gè)外部中斷；支持SDRAM、SRAM、Flash等；具有擴(kuò)展外部總線和JTAG接口，支持軟件開發(fā)及硬件調(diào)試。

　　本設(shè)計(jì)選用ARM微控制器S3C4510B是因其集成有以太網(wǎng)控制器和極強(qiáng)的外圍擴(kuò)展能力。S3C4510B以及其外圍芯片F(xiàn)lash、SDRAM組成了整個(gè)系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)控制和協(xié)調(diào)各模塊工作，并實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程上位機(jī)的以太網(wǎng)通信。本設(shè)計(jì)對S3C4510B內(nèi)部SDRAM和ROM進(jìn)行了擴(kuò)充。采用兩片SDRAM芯片HY57V641620并聯(lián)構(gòu)建32 bit的SDRAM存儲系統(tǒng)；采用一片F(xiàn)lash芯片HY29LV160構(gòu)建16 bit的Flash存儲器系統(tǒng)。

　　2．2.1 ARM與DSP的接口電路

　　由于ARM微控制器要實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制和網(wǎng)絡(luò)功能，DSP處理器要執(zhí)行復(fù)雜計(jì)算，因此需要實(shí)現(xiàn)ARM和DSP之間的數(shù)據(jù)交換。從某種程度上來說，ARM和DSP之間數(shù)據(jù)交換的速度決定了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行速度和性能。

　　DSP處理器TMS320C6416集成了一個(gè)16/32 bit寬的主機(jī)接口HPI，HPI通過復(fù)位時(shí)的自舉和器件配置引腳HD5選擇采用HPI16或HPI32。UPI具有兩條地址線HCNTRL［1：0］，負(fù)責(zé)對HPI的內(nèi)部寄存器尋址。HPI只有三個(gè)32 bit內(nèi)部寄存器，分別是控制寄存器HPIC、地址寄存器HPIA和數(shù)據(jù)寄存器HPID。只需對上述三個(gè)寄存器進(jìn)行相應(yīng)的讀寫操作，就能完成對DSP內(nèi)存空間的訪問。

　　由于ARM微控制器S3C45l0B中沒有完全符合DSP處理器TMS320C6416 HPI接口時(shí)序的外部接口可以直接使用，因此選用S3C4510B中時(shí)序最接近HPI接口時(shí)序的外部I/0接口與TMS320C6416進(jìn)行連接。TMS320C6416與S3C4510B的接口示意圖如圖3所示。由圖3可知，TMS320C6416與S3C4510B通過單獨(dú)的32 bit數(shù)據(jù)線HD0～HD31和8條控制線進(jìn)行連接。S3C4510B通過HPI訪問DSP內(nèi)部的RAM以及其他一些外部資源。在整個(gè)ARM與DSP通過HPI進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)交換的過程中，除了中斷ARM和清除ARM發(fā)過來的中斷需要DSP本身參與外，其他操作中DSP都處于被動(dòng)地位。所以對于ARM來說，DSP就相當(dāng)于一片外接的SDRAM。