針對DSP應(yīng)用設(shè)計的系統(tǒng)存儲器

 

　摘要
　　在使用數(shù)字信號處理器（DSP）的內(nèi)嵌式設(shè)計中，DSP是從它內(nèi)部的高速存儲器中把應(yīng)用程序取出來來執(zhí)行。這個存儲器通常是SRAM。然而，SRAM屬於易失性存儲器，所以需要用一只放在外面的非易失性存儲器存放應(yīng)用程序，在接通電源時，并在以後調(diào)用程序時，把應(yīng)用程序裝到內(nèi)部的SRAM中。
　　DSP系統(tǒng)存儲器（DSM）是針對使用DSP的嵌入式設(shè)計而推出的系統(tǒng)存儲器解決方案，其中集成了系統(tǒng)內(nèi)可編程的閃速存儲器、可編程邏輯、通用I/O端口。DSP系統(tǒng)存儲器與普通的閃速存儲器不同，它不只是起“引導(dǎo)程序”存儲器的作用，與普通的閃速存儲器件相比，它上升了一個臺階。本文扼要介紹DSM存儲器的功能和開發(fā)工具。
　　在使用數(shù)字信號處理器（DSP）的內(nèi)嵌式設(shè)計中，DSP是從它內(nèi)部的高速存儲器中把應(yīng)用程序取出來來執(zhí)行。這個存儲器通常是SRAM。然而，SRAM屬於易失性存儲器，所以需要用一只放在外面的非易失性存儲器存放應(yīng)用程序，在接通電源時，并在以後調(diào)用程序時，把應(yīng)用程序裝到內(nèi)部的SRAM中。

　　DSP系統(tǒng)存儲器（DSM）是針對使用DSP的嵌入式設(shè)計而推出的系統(tǒng)存儲器解決方案，其中集成了系統(tǒng)內(nèi)可編程的閃速存儲器、可編程邏輯、通用I/O端口。DSP系統(tǒng)存儲器與普通的閃速存儲器不同，它不只是起“引導(dǎo)程序”存儲器的作用，與普通的閃速存儲器件相比，它上升了一個臺階。使用DSP系統(tǒng)存儲器的的DSP系統(tǒng)如圖1所示。
　　圖1　使用DSP系統(tǒng)存儲器（DSM）的DSP系統(tǒng)。
　　DSP系統(tǒng)存儲器用起來既簡單又靈活，它為系統(tǒng)設(shè)計人員提供了一個一攬子的系統(tǒng)存儲器解決方案。這個解決方案能夠有效地縮短產(chǎn)品上市時間，并降低整個系統(tǒng)的成本。DSM2180F3是針對Analog Devices 的ADSP218x系列16位數(shù)字信號處理器而設(shè)計的。這個高集成度的閃速存儲器解決方案是意法半導(dǎo)體和Analog Devices兩家公司合作取得的新成果。如果DSP系統(tǒng)使用這個解決方案，在制造期間，可以先把器件裝到電路板上，然後通過JTAG很快地進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)編程，也可以在應(yīng)用現(xiàn)埸由DSP本身高效率地在現(xiàn)場進(jìn)行編程。這個器件中包含可編程邏輯電路，有更多的I/O，它們都集成在一塊芯片上。
　　JTAG ISP
　　完全空白的DSM2180F3器件在焊接到電路板上之後10秒至20秒，就可以對它編程，不需要DSP參與，同樣也不需要插座，標(biāo)號或者預(yù)先編程好的器件。意法半導(dǎo)體的FlashLINK JTAG　ISP編程器能夠與任何電腦或者筆記本電腦都配合使用（圖3）。能夠有效地降低工程開發(fā)時間，因而可以節(jié)省成本，又進(jìn)一步降低了制造的成本。
　　圖2 FlashLINK JTAG　ISP編程器能夠與任何電腦或者筆記本電腦都配合使用。
　　在普通的制造過程中有很多道工序，其中包括：預(yù)測每一種型號整機(jī)產(chǎn)品的數(shù)量，預(yù)先編程，在邏輯器件和閃速存儲器上加標(biāo)志，組裝電路板以及測試（其中包括裝有預(yù)先經(jīng)過編程的器件的插座），然後運(yùn)送給客戶或者存放到貨倉中。然而，利用JTAG ISP，可以先把所有的電路板都制造出來，其中沒有插座，也不必專門進(jìn)行配置。編程是在生產(chǎn)線的最後階段進(jìn)行的，先是測試程序，然後是應(yīng)用程序以滿足客戶的要求。不需要預(yù)測整機(jī)產(chǎn)品的數(shù)量，也不需要存貨。在最後一刻還可以修改，而且很容易做到。
　　也可以用JTAG ISP的方法進(jìn)行現(xiàn)埸更新，不必把把產(chǎn)品拆卸下來，不必把存儲器和邏輯器件拿下來，更換新的。
　　16個I/O引腳
　　在DSP中，I/O引腳的數(shù)量一般是不夠的。ASP-218x最多只有11個I/O。DSM2180F3增加了16個I/O引腳。因此可以控制更多的外圍部件，同時不需要增加芯片，也不必另外用一只微控制器來處理I/O。這些I/O很靈活，可以由DSP程序來控制，也可以直接由PLD邏輯電路來控制。
　　通用PLD
DSM存儲器中有兩種PLD：通用PLD和CPLD。利用DSM2180F3中的通用PLD，可以設(shè)計狀態(tài)機(jī)、選片功能、連接邏輯、計數(shù)器、延時器等等。CPLD有16個輸入宏單元和16個輸出宏單元，可以用它們實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)邏輯功能，例如計數(shù)器、移位寄存器，或者對進(jìn)到芯片的信號進(jìn)行取樣，或者去掉信號（例如噪雜的鍵盤輸入）中的抖動或者反跳。由於芯片上有PLD，就不必使用那些接在外面的小型邏輯器件，并且可以取代PLD（22V10）、PAL（20L8）、74XX系列邏輯器件（74HC374）等芯片。用PSDsoft Express軟件開發(fā)工具，只要進(jìn)行點(diǎn)擊就可以把邏輯功能輸入進(jìn)去，實(shí)在是很簡單。PSDsoft Express軟件可以從本公司的網(wǎng)站免費(fèi)得到。
　　訪問閃速存儲器的兩個方法
　在加上電源之後以及在其他的時候，DSP是由外面的引導(dǎo)存儲器、用字節(jié)直接存儲器存取，簡稱BDMA（Byte Direct Memory Access）方法把數(shù)據(jù)裝到內(nèi)部的SRAM中。BDMA很快地讀取外部閃速存儲器很大區(qū)塊中的數(shù)據(jù)，并把它們寫到SRAM中。就把數(shù)據(jù)寫到閃速存儲器而言，BDMA并不是效率最好的方法。因?yàn)殚W速存儲是一次寫入一個字節(jié)，而不是把整塊數(shù)據(jù)寫進(jìn)去。除了BDMA之外，DSM2180F3還可以用另外一種方法進(jìn)行訪問。閃速存儲器可以作為外部數(shù)據(jù)覆蓋存儲器（Data Overlay Memory）來訪問，一次一個字節(jié)，對於閃速存儲器的編程，這是很完美的。用這個方法，DSP能夠很快地從使用BDMA的閃速存儲器讀取大塊的代碼或者數(shù)據(jù)。而且也可以高效率地把數(shù)據(jù)寫到作為外部數(shù)據(jù)覆蓋存儲器的閃速存儲器中去。如果用標(biāo)準(zhǔn)的商用閃速存儲器，則需要另外的邏輯電路，并且要花大力氣來作設(shè)計才能達(dá)到同樣的靈活性。
　　保護(hù)內(nèi)容的安全
　　有兩個方法可以用來保護(hù)存儲器中內(nèi)容的安全。一個是用一個安全位來保護(hù)，另一個方法是段保護(hù)的方法。
　　安全位是非易失可編程位，它堵塞器件編程器和讀取器對存儲器的訪問，保護(hù)器件防止未經(jīng)授權(quán)而進(jìn)行讀出以及復(fù)制閃速存儲器的內(nèi)容，或者對閃速存儲器的內(nèi)容和PLD公式進(jìn)行編程。只有在擦除了整個芯片，安全位才會失去保護(hù)作用。但是在此以後可以重新編程。DSP總是可以訪問閃速存儲器，即使是器件己經(jīng)受到保護(hù)。此外，閃速存儲器有8個區(qū)段，每個區(qū)段可以分別地保護(hù)起來防止意外地進(jìn)行寫入。對於保護(hù)引導(dǎo)程序，這是很理想的。
　　功耗小
　　閃速存儲器是用零功率技術(shù)制造的，在兩次訪問之間的時間里，它自動地把電流降低到待機(jī)電流。PLD也屬於零功率器件，其中的功率管理單元能夠控制PLD的速度因而降低消耗的電流。在運(yùn)行時，PLD中的功率管理單元是由DSP來控制的。工作電壓為5V的器件在待機(jī)時的電流只有75μA；而工作電壓為3V的器件在待機(jī)時的電流為25μA，因而對於用電池供電的應(yīng)用，這是很理想的。
　　開發(fā)工具
　　軟件開發(fā)工具PSDsoft Express的使用是很簡單的，只要用點(diǎn)擊就可以進(jìn)行配置和邏輯設(shè)計。PSDsoft Express是免費(fèi)提供的，可以從使用說明書CD盤得到。