100MHz 數字存儲示波表樣機的研究與試制----DSP 芯片的連接與配置(二)
4.3存儲空間的分配
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201706/348240.htmTMS320VC5416的存儲空間分為三個部分:程序空間、數據空間、I/O空間。這三個地址空間的總尋址范圍為192K.由4.1節(jié)的介紹我們知道TMS320VC5416片內駐有16KW的ROM和128KW的RAM.它們在程序空間和數據空間的映射關系如圖4-1.
由圖我們可以看到,當MP/MC=0時,16KW的ROM映射到程序存儲空間地址為C000h~FFFFh空間。DARAM0~3駐留在數據空間的0000h~7FFFh.當OVLY=1時,DARAM0~3映射到程序空間每一頁的0000h~7FFFh,即訪問程序空間每一頁的0000h~7FFFh地址時,相當于是訪問數據空間的DARAM0~3.DARAM4~7駐留在程序空間的018000h~01FFFFh,當DROM=1時,其映射到數據空間地址為8000h~FFFFh空間。程序與數據空間的相互映射可以減少存儲空間之間數據的相互調用,從而縮短指令的執(zhí)行時間,提高程序的運行效率。SARAM0~3駐留在程序空間第二頁的028000h~02FFFFh,SARAM4~7駐留在程序空間第三頁的038000h~03FFFFh.它們都作為程序空間的一部分。
在本項目中,我們用512K×16Bit的Flash作為DSP的片外程序存儲空間擴展,總線16位,用于16位方式的并行引導裝載和數據保存。其中既保存了用戶主程序、模擬Bootloader等程序,還保存了數據:如中英文字庫、DSO波形數據、設置等。另外,我們還用256K×16Bit的外部RAM作為DSP的片外數據存儲空間的擴展。這256K RAM通過I/O擴展(如圖4-2)分為8頁,每頁32K.當要訪問數據存儲空間的高32K地址(8000h~FFFFh)時,可以根據RAM3_A[17..15]的值,選擇不同的頁去對應數據存儲空間的高32K.
在硬件設計中,我們用VHDL語言編寫分配了程序和數據空間地址。部分程序代碼如下:
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITY ENCODE IS
PORT(DSP_A[22..16]:IN STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);
DSP_PS,DSP_DS,A15:IN STD_LOGIC;
FLASH_CS,RAM_CS : OUT STD_LOGIC;
);
END ENTITY;
ARCHITECTURE BEHAV OF ENCODE IS
BEGIN
A:PROCESS(DSP_A[22..16],DSP_PS)
BEGIN
IF(DSP_PS=0 ) THEN
IF(DSP_A=0 and A15=1) THEN
FLASH_CS<=0;
ELSIF(DSP_A=8 and A15=0)THEN
FLASH_CS<=0;
ELSIF(DSP_A>8 and DSP_A=15)THEN
FLASH_CS<=0;
ELSE
FLASH_CS<=1;
END IF;
ELSE
FLASH_CS<=1;
END IF;
IF(DSP_DS=0 AND A15=1) THEN
RAM_CS=0;
ELSE
RAM_CS=1;
END IF;
END PROCESS A;
從以上程序以及結合圖 4-1,我們可以得到程序和數據空間的地址分配如表4-2。
I/O空間也就是I/O端口地址譯碼,它主要是通過DSP的IOSTRB信號和DSP地址信號的配合譯碼地址,使之產生相應操作的控制信號。如:時基選擇控制,預觸發(fā)控制,FIFO讀寫控制,峰值檢測功能選擇等等。它的具體電路實現如圖4-3.
第五章顯示控制電路
隨著通信、IT與多媒體市場的興起,耗電少、輻射低,易于攜帶的液晶(LCD)(liquid crystal display)成為手持儀器的首選。與CRT相比,液晶具有以下優(yōu)點:
◇低功耗。極低的工作電壓,只有3-5V,工作電流在幾個UA/(cm)*2.因此液晶顯示可以和大規(guī)模集成電路直接匹配,使便攜式電子計算機、電子儀表成為可能。
◇平板型結構。液晶顯示基本結構是由兩片玻璃組成的夾層盒。這種結構的優(yōu)點,一是在使用上最方便,無論大型,小型,微型都很實用。
◇被動顯示型。液晶顯示本身不發(fā)光而是靠調制外界光進行顯示。
◇顯示信息量大。與CRT顯示相比,液晶顯示沒有蔭罩限制,像素可以做得很小,這對于未來的高清晰度電視。是個理想的選擇方案。
◇易于彩色化。液晶彩色化,非常容易,方法也很多,更可貴的是液晶的彩色是可以在色譜上非常準確的復現,因此,不會產生色失真。
◇液晶顯示工作時,沒有電磁輻射。
◇長壽命。這種器件本身幾乎沒有什么劣化問題。因此壽命極長。
本項目中,我們選用了NANYA公司型號為LTBHB203E1K的黑白顯示屏。它是320×240點陣的LCD.內部結構如圖4-4所示。
一般LCD顯示都采用專用的液晶顯示控制模塊,實現屏幕分割,屏幕邏輯運算等復雜的圖形功能。但這樣必須要由DSP來控制顯示模塊,而且其刷新頻率受到一定限制。示波表的實時性要求非常高,所以對刷新率要求也就很高,并且液晶顯示界面基本上只是顯示框架和實時波形等簡單的圖形,所以我們就直接用FPGA產生LCD所需要的各種顯示控制時序。
顯示控制電路主要由兩部分組成,一部分是LCD的時序控制電路,另一部分是顯示數據的傳輸電路。下面我們就將圍繞這兩個方面做詳細的介紹。
5.1顯示時序控制電路
此液晶共有16根對外引腳,其引腳分配表見表4-3,其中有三根信號線,一根控制線,八根數據線。移位脈沖信號CP是指當來一個CP脈沖時,LCD讀取數據線上的數據拿去顯示。LP信號為行同步信號,即當CP讀取完一行的數據后,產生一個LP信號,將數據鎖存起來。FLM信號為場同步信號,即每顯示完一屏數據產生一個FLM同步信號。D0~D7是顯示數據傳輸信號線,其中D4~D7數據線無效,也就是說一個CP只進D0~D3四位數。DISPOFF控制信號是控制液晶是否顯示的,當為1時顯示,為0時不顯示。
我們所使用的是320×240點陣黑白液晶,每個象素點只由一位數據表示。LCD顯示從第一行開始,每產生一個CP,讀取4位數據,這樣要顯示一行需要320/4=80個CP時鐘,而液晶是240行,所以LP的頻率是CP的1/80,FLM的頻率是LP的1/240.其各時鐘信號的時序圖如圖4-5所示。FLM的頻率一般要求在175Hz~185Hz之間,所以我們在設計時把CP的頻率設置在3.1MHz左右。
顯示數據在FPGA內傳輸和DSP內部處理時我們是按兩位表示一個像素點來處理的,當要顯示波形的時候,再將這兩位數相或后拿去顯示。這樣做的好處是只要稍許改變顯示數據的輸出方式,而不需對硬件和軟件做大的改動,該系統(tǒng)就同樣可以適用于彩色液晶顯示屏。
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