基于DSP的存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)方案

　　TMS320C32是美國(guó)TI公司生產(chǎn)的一款浮點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，是TMS320系列浮點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器的新產(chǎn)品，其CPU是在TMS320C30和TMS320C31的基礎(chǔ)上進(jìn)行了簡(jiǎn)化和改進(jìn)。在結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)主要包括可變寬度的存儲(chǔ)器接口、更快速的指令周期時(shí)間、可設(shè)置優(yōu)先級(jí)的雙通道DMA處理器、靈活的引導(dǎo)程序裝入方式、可重新定位的中斷向量表以及可選的邊緣/電平觸發(fā)中斷方式等。

　　1 TMS320C32的外部存儲(chǔ)器接口的特點(diǎn)

　　TMS320C32是一個(gè)32位微處理器，它可以通過(guò)24位地址總線、32位數(shù)據(jù)總線和選通信號(hào)對(duì)外部存儲(chǔ)器進(jìn)行訪問(wèn)。其外部存儲(chǔ)器接口結(jié)構(gòu)如下圖l所示。

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　　在圖l中，引腳(引腳，又叫管腳，英文叫Pin。就是從集成電路(芯片)內(nèi)部電路引出與外圍電路的接線，所有的引腳就構(gòu)成了這塊芯片的接口)PRGW是用來(lái)配置外部程序存儲(chǔ)器的寬度的。當(dāng)PRGW引腳為低電平時(shí)程序存儲(chǔ)器寬度為16位;當(dāng)PRGW引腳為高電平時(shí)程序存儲(chǔ)器寬度為32位。 STRBO和STRBl各為一組訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器的選通信號(hào)，各有4個(gè)信號(hào)引腳(STRBx_B3/A_1、STRBx_B2/A_2、STRBx_Bl和 STRBx_B0)。從圖l中我們可以看出，選通信號(hào)STRB0和STRBl能從8/16/32位存儲(chǔ)器中訪問(wèn)8/16/32位數(shù)據(jù)，或從16/32位存儲(chǔ)器中執(zhí)行32位程序;IOSTRB是外設(shè)I/O的選通信號(hào)引腳，它只能從32位寬度的存儲(chǔ)器中訪問(wèn)32位的數(shù)據(jù)和程序。

　　可以通過(guò)對(duì)STRBx和IOSTRB的設(shè)置，從8/16/32位的存儲(chǔ)器中訪問(wèn)8/16/32位數(shù)據(jù)或程序。也就是說(shuō)，可以從任何一個(gè)外部存儲(chǔ)器中訪問(wèn)任何一種類型的數(shù)據(jù)。這就說(shuō)明可以通過(guò)設(shè)置IOSTRB、STRB0和STRB1的選通信號(hào)來(lái)尋址整個(gè)外部存儲(chǔ)器空間。例如，一個(gè)32位外部存儲(chǔ)器可以被設(shè)定為只存放一個(gè)32位的雙字，但是也可以被分為具有2個(gè)連續(xù)地址的16位字或者4個(gè)連續(xù)地址的8位字節(jié)。反之，一個(gè)32位雙字可以放在一個(gè)32 位外部存儲(chǔ)器中，也可以放在2個(gè)16位或4個(gè)8位寬度的外部存儲(chǔ)器中。

　　TMS320C32內(nèi)部總共提供了64 MB的存儲(chǔ)器映射空間。其中，STRB0所對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)映像區(qū)間是不連續(xù)的兩段區(qū)問(wèn)，一段是03FH～7FFFFFH(共31.999 MB)，另一段是880000H～8FFFFFH(共2 MB);STRBl所對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)映像區(qū)間是900000H～FFFFFFH(共28 MB);IOSTRB所對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)映像區(qū)間是810000H～82FFFFH(共512KB)。當(dāng)外部總線訪問(wèn)這些空間時(shí)，相應(yīng)的選通信號(hào)就使能。

　　負(fù)責(zé)控制信號(hào)的輸入和輸出叫做使能，是一個(gè)動(dòng)詞，英文‘Enable’。使能通俗點(diǎn)說(shuō)就是一個(gè)“允許”信號(hào)，進(jìn)給使能也就是允許進(jìn)給的信號(hào)，也就是說(shuō)當(dāng)進(jìn)給使能信號(hào)有效的時(shí)候電機(jī)才能轉(zhuǎn)動(dòng)。一般的數(shù)控系統(tǒng)會(huì)將電機(jī)的進(jìn)給使能信號(hào)跟急停開(kāi)關(guān)和行程限位開(kāi)關(guān)串聯(lián)起來(lái)，當(dāng)按下急停開(kāi)關(guān)或者電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)超出行程后，進(jìn)給使能信號(hào)被斷開(kāi)，電機(jī)不能繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而保護(hù)機(jī)床在安全的行程內(nèi)運(yùn)行。

　　2 TMS320C32的3種存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)方案

　　2.1 8位存儲(chǔ)器寬度

　　設(shè)計(jì)為8位的存儲(chǔ)器，其硬件接線方案如圖2所示。STRBx_B3/Al_1和STRBx_B2/A_2引腳作為地址引腳，STRBx_B0引腳作為片選引腳，而STRBx_B1則不用。

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　　2.2 16位存儲(chǔ)器寬度

　　設(shè)計(jì)為16位的存儲(chǔ)器，其硬件接線方案如圖3所示。STRBx_B3/A_1引腳作為地址引腳，STRBx_B0和STRBx_B1引腳作為片選引腳，而STRBx_B2/A_2則不用。

　　2.3 32位存儲(chǔ)器寬度

　　設(shè)計(jì)為32位的存儲(chǔ)器，其硬件接線方案如下圖4所示。STRBx所有的引腳都設(shè)置成片選引腳。

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　　3 存儲(chǔ)器映射外部總線控制寄存器

　　綜上所述，TMS320C32可以從8/16/32位存儲(chǔ)器中訪問(wèn)8/16/32位數(shù)據(jù)，或者從16/32位存儲(chǔ)器中執(zhí)行32位的程序。但是如果內(nèi)外部數(shù)據(jù)的位數(shù)不一致時(shí)該如何處理呢?C32的外部總線控制寄存器可以根據(jù)相應(yīng)控制位的值，自動(dòng)對(duì)存儲(chǔ)器接口的寬度進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。下面則對(duì)總線控制寄存器作出一個(gè)詳細(xì)的介紹。

　　STRBo、STRBl以及IOSTRB控制寄存器在存儲(chǔ)器映射空間的物理地址分別是808064H、808068H和808060H，并且都是32位的，各位的定義如圖5、圖6和圖7所示。

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　　從圖5和圖6中我們可以看到，STRBx控制寄存器的第18、19位是用來(lái)控制存儲(chǔ)器的寬度的，而第16、17位是用來(lái)控制數(shù)據(jù)寬度的，具體定義如表1所列。

　　4 存儲(chǔ)器接口實(shí)例

　　圖8給出了一個(gè)實(shí)際TMS320C32存儲(chǔ)囂接口的電路圖。16位存儲(chǔ)器由2片128 K8位的SRAM構(gòu)成，32位存儲(chǔ)器由4片128 K8位的SRAM構(gòu)成，STRB0的4組選通信號(hào)接16位外部存儲(chǔ)器，STRBl的4組選通信號(hào)接32位外部存儲(chǔ)器。為說(shuō)明數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器及處理器中的存放格式，本文設(shè)計(jì)了兩種存儲(chǔ)器接口電路：一是在16位存儲(chǔ)器中存放32位數(shù)據(jù);二是在32位存儲(chǔ)器中存放32位數(shù)據(jù)。

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　　在16位存儲(chǔ)器中存放32位數(shù)據(jù)時(shí)，STRB0_B3/A1作為地址引腳與外部存儲(chǔ)器的AO相接，STRB0_B0和STRB0_B1作為片選信號(hào)，STRBx_B2/A_2不用。由于數(shù)據(jù)寬度大于存儲(chǔ)器寬度，所以在外部存儲(chǔ)器偶地址中存放32位數(shù)據(jù)的低16位，奇地址中存放32位數(shù)據(jù)的高16 位，外部存儲(chǔ)器的地址為OH～lFFFFH，對(duì)應(yīng)的在C32存儲(chǔ)映射中的地址為OH～0FFFFH。當(dāng)一條指令向邏輯地址OH中裝入一個(gè)32位數(shù)據(jù)時(shí)，存儲(chǔ)器接口必須向外部16位存儲(chǔ)器執(zhí)行兩個(gè)指令周期。這兩個(gè)指令周期訪問(wèn)2個(gè)連續(xù)的外部存儲(chǔ)器地址OH和1H，從而完成對(duì)32位數(shù)據(jù)的操作。

　　當(dāng)在外部32位存儲(chǔ)器中存放32位數(shù)據(jù)時(shí)，STRBl的4個(gè)引腳都設(shè)置為片選引腳。這時(shí)數(shù)據(jù)寬度與外部存儲(chǔ)器寬度一致，由于是STRBl使能，所以128 K32位的外部存儲(chǔ)空間與C32存儲(chǔ)器映射的900000H～91FFFFH相對(duì)應(yīng)。

　　當(dāng)接口電路設(shè)計(jì)為16位時(shí)，其物理地址等于邏輯地址右移l位，即DSP的地址線A00接在SRAM的A1上;當(dāng)接口電路設(shè)計(jì)為32位時(shí)，其物理地址等于邏輯地址，即DSP的地址線A00接在SRAM的A0上。

　　5 小結(jié)

　　本文主要介紹了如何根據(jù)實(shí)際需要來(lái)自動(dòng)地調(diào)節(jié)存儲(chǔ)器接口寬度。由于C32可以非常靈活地調(diào)整其存儲(chǔ)器接口寬度，使得存儲(chǔ)器接口電路的設(shè)計(jì)更加的靈活，因此非常適用于電機(jī)或電力系統(tǒng)等實(shí)時(shí)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與處理。