雙口RAM CY7C026在高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應用

　　引言

　　由工業(yè)計算機通過PCI總線控制的前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在工業(yè)控制領域中得到了廣泛的應用，一般的數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)在大數(shù)據(jù)量的情況下會造成數(shù)據(jù)堵塞現(xiàn)象。在系統(tǒng)設計的過程中經(jīng)過多方面的比較，最后采用高數(shù)雙口RAM構成的高速數(shù)據(jù)交換接口成功地解決了此問題。

　　CY7C026是CYPRESS公司生產(chǎn)的16K×16高速雙口靜態(tài)RAM，存取速度小于25ns。它具有真正的雙端口，可以同時進行數(shù)據(jù)存取，兩個端口具有獨立的控制信號線、地址線和數(shù)據(jù)線，另外通過主/從選擇可以方便地擴存儲容量和數(shù)據(jù)寬度。通過芯片的信號量標志器，左、右兩端口可以實現(xiàn)芯片資源的共享。CY7C026芯片的管腳說明參見表1，內(nèi)部功能框圖見圖1。

　　CY7C026的工作原理

　　● 存取原理

　　由CY7C026的內(nèi)部結(jié)構圖可以看出，該芯片的核心部分是雙端口存儲陣列，左右兩個端口可以共用該存儲陣列，并且擁有各自的控制線，在單獨存取數(shù)據(jù)時，和普通的RAM相同。同時讀取不同存儲空間的數(shù)據(jù)和同時讀取相同數(shù)據(jù)空間的數(shù)據(jù)時，左右端口可以同時進行。若同時對相同的數(shù)據(jù)空間做寫操作，或一端口對一數(shù)據(jù)空間作讀操作的同時另一端口對該數(shù)據(jù)空間作寫操作，左右端口將發(fā)生沖突。為此，CY7C026通過BUSY管腳來處理這兩種情況。

　　當左右端口對不同存儲空間進行讀寫操作時，可同時存取。此時，左右端口的BUSY信號同時置高。若對同一存儲空間同時進行存儲操作時，哪一端的存儲請求信號先出現(xiàn)，則該端的BUSY信號置高，允許存儲。哪一端的存儲信號出現(xiàn)在后，則這一端BUSY信號置低，禁止存儲。

　　值得注意的是，左右兩端存取請求信號出現(xiàn)的時間差必須大于5ns，不然仲裁邏輯無法判斷哪一邊的存取請求信號出現(xiàn)在前。如果出現(xiàn)兩端存取請求信號出現(xiàn)的時間差小于5ns的情況，仲裁邏輯將一邊的BUSY信號置高，將另一邊的BUSY信號置低，從而保證兩個端口一個執(zhí)行數(shù)據(jù)存儲，另一端口進行數(shù)據(jù)讀取，避免了沖突。

　　● 中斷功能和主/從模式的使用

　　CY7C026芯片的中斷功能是通過“信箱”來實現(xiàn)的。所謂的“信箱”是指芯片將存儲器的高地址3FFF作為左端口的“信箱”，而3FFE作為右端口的“信箱”。下面以左端口向右端口傳送數(shù)據(jù)為例，說明中斷功能的用法。當左端口將數(shù)據(jù)寫入右端口的“郵箱”時，右端口的INTR管腳就會產(chǎn)生中斷信號，即INTR管腳置低。右端口讀取該數(shù)據(jù)后中斷信號自動復位。右端口向左端口傳送數(shù)據(jù)的情況與上述情況相同。用戶需要清楚的是，該功能只適用于數(shù)據(jù)的低速傳送。

　　實際中，數(shù)據(jù)的寬度往往大于16位。這時就需要擴展數(shù)據(jù)位的寬度，CY7C026的M/S管腳提供了數(shù)據(jù)擴展的功能。例如，實際應用中經(jīng)常需要32位的數(shù)據(jù)總線，可以將一片CY7C026的M/S管腳置低，另一片的M/S管腳置高，然后將兩塊芯片的管腳連接在一起即可。

　　高速數(shù)據(jù)采集和傳輸系統(tǒng)框圖
　　● 信號量標志器的使用

　　信號量標志器是該芯片所擁有的最具特色的功能，利用這種功能可以實現(xiàn)片內(nèi)資源的共享。CY7Ｃ026為實現(xiàn)該功能，提供了八個標志鎖存器，每個鎖存器對應一個信號量標志器。使用信號量標志器的過程是首先將SEM管腳置低，CE管腳置高，然后通過A0～A2三條地址線來選擇相應的標志鎖存器，數(shù)據(jù)的存取通過對I/O0操作來實現(xiàn)。數(shù)據(jù)存取過程中，R/W和OE的使用方式與存取普通存儲器的使用方式相同。芯片上電后，左、右端口的標志器都處于空閑狀態(tài)。這時左右兩端口都可以通過對任意標志鎖存器寫“0”來提出使用該信號量標志器的請求。然后讀取該信號量標志器的值來確定是否獲得使用權，如果讀回的值為“0”則說明該端口獲得使用權，為“1”則說明另一端口已獲得了該標志器的使用權。獲得使用權的端口只有對其所使用的標志鎖存器寫“1”后，才能放棄該信號量標志器的使用權。如果另一端口在它放棄使用權以前提出過使用該信號量標志器的請求，那么當前端口放棄使用權后，另一端口立即獲得該信號量標志器的使用權。相反，如果另一個端口沒有提出過請求，則該信號量標志器處于空閑狀態(tài)。
CY7C026在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中的應用

　　所設計的系統(tǒng)是石油測井設備的一個子系統(tǒng)，系統(tǒng)以TMS320C5402為主處理器，通過雙口RAM CY7C026作為數(shù)據(jù)共享的接口。其主要功能是接收工業(yè)計算機通過CPCI接口寫入雙口RAM的命令，DSP將該命令下發(fā)到井下儀器，相應的井下儀器接收到命令后，采集井下數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)傳送到DSP中，經(jīng)過DSP處理后的數(shù)據(jù)寫入雙口RAM。最后，工業(yè)計算機通過CPCI接口將雙口RAM中的數(shù)據(jù)傳送到計算機中作顯示處理。系統(tǒng)框圖如圖2所示。

　　結(jié)束語

　　利用雙口RAM CY7C026的高速數(shù)據(jù)傳輸能力和DSP TMS320VC5402的高速性能能夠滿足高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?，同時能夠完成大量復雜的數(shù)據(jù)處理工作，從而兼顧了數(shù)據(jù)傳輸處理所需要的大吞吐量和高速性。