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利用FPGA处理TMS320C54x与SDRAM的接口问题

发布时间:2020-07-21 18:39:43 阅读: 来源:插件机厂家

在DSP应用系统中,需要大量外扩存储器的情况经常遇到。例如,在数码相机和摄像机中,为了将现场拍摄的诸多图片或图像暂存下来,需要将DSP处理后的数据转移到外存中以备后用。从目前的存储器市场看,SDRAM由于其性能价格比的优势,而被DSP开发者所青睐。DSP与SDRAM直接接口是不可能的。FPGA(现场可编程门阵列)由于其具有使用灵活、执行速度快、开发工具丰富的特点而越来越多地出现在现场电路设计中。本文用FPGA作为接口芯片,提供控制信号和定时信号,来实现DSP到SDRAM的数据存取。1 SDRAM介绍本文采用的SDRAM为TMS626812A,图1为其功能框图。它内部分为两条,每条1M字节,数据宽度为8位,故存储总容量为2M字节。所有输入和输出操作都是在时钟CLK上升沿的作用下进行的,刷新时钟交替刷新内部的两条RAM。TMS626812A主要有六条控制命令,它们是:条激尖/行地址入口、列地址入口/写操作、列地址入口/读操作、条无效、自动刷新、自动刷新。SDRAM与TMS320C54x接口中用到的命令主要有:MRS、DEAC、ACTV、WRT-P、READ-P和REFR。这里,设计目的就是产生控制信号来满足这些命令的时序要求。关于TMS626812A的具体说明可以查看其数据手册。2 SDRAM与TMS320C54x之间的通用接口图2是DSP与SDRAM的通用接口框图,图中DSP I/F代表TMS320C54x端接口单元,SDRAM CNTL代表SDRAM端接口控制单元。SDRAM被设置成一次性读写128个字节,而DSP一次只读写一个字节,因而建立了两个缓冲区B0、B1来缓存和中转数据。B0、B1大小都为128字节,而且映射到DSP中的同一地址空间。尽管B0、B1对应于同一地址空间,但对两个缓冲区不能在同一时刻进行合法访问。实际上,当B0被DSP访问时,B1就被SDRAM访问,反之也成立。若DSP向B1写数据,SDRAM就从B0读数据;而当SDRAM的数据写到B0中时,DSP就从B1读数据。两者同时从同一缓冲区读或写都将激发错误。上边所述的数据转移方式有两种好处:一是加速了TMS320C54x的访问速度,二是解决了二者之间的时钟不同步问题。3 FPGA中的硬件设计TMS320C54x为外部存储器的扩展提供了下列信号:CLK、CS、AO~A15、D0~D15、RW、MATRB、ISTRB、IS,而SDRAM接收下列信号:CLK、CKE、CS、CQM、W、RAS、CAS、A0~A11。由于两端控制信号不同,需要在DSP与SDRAM之间加上控制逻辑,以便将从DSP过来的信号解释成SDRAM能够接收的信号,图3是用FPGA设计的顶层硬件接口图。图中主要由三个模块:DSP-IQ、DMA-BUF和SD-CMD。其中DSP-IO是DSP端的接口,用来解码TMS320C54x发送的SDRAM地址和命令。DMA-BUF代表缓冲区BO、B1。SD_CMD模块用来产生SDRAM访问所需的各种信号。DSP_IO模块又包括IO_DMA、DSP_BUF和DSP_READ。IO_DMA产生SDRAM的命令信号,即图3中的DSP_RDY、DSP_SD_RW、DSP_SD_BANK_SW、DSP_SD_ADDR[20..0]、DSP_SD_ADDR_RESET、DSP_SD_START。DSP_BUF产生访问B0、B1的地址、数据和控制信号,图3中指DSP_SD_BUFCLKI、DSP_SD_BUFCLKO、DSP_SD_BUFWE、DSP_SD_BUFADDR[6..0]、DSP_SD_BUFIN[7..0]。DSP-READ子模块用来控制DSP的读写方向。DMA_BUF分为B0、B1两个缓冲区,用来进行数据传送,每个缓冲区的输入输出信号包括:CLKI、CLKO、WE、ADDR[6-0]、DATA_IN[7-0]、DATA_OUT[7-0]。BANK_SW是一个开关信号,用于DSP和SDRAM对B0、B1的切换访问。

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