DSP處理器與FLASH存儲(chǔ)器的接口設(shè)計(jì)
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短短DSP/FLASH二十多年，世界上許多公司便開(kāi)發(fā)出各種規(guī)格的DSP處理器，并使它們?cè)谕ㄐ?、自?dòng)控制、雷達(dá)、氣象、導(dǎo)航、機(jī)器人等許多嵌入式實(shí)時(shí)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。20世紀(jì)90年代后期美國(guó)TI公司推出的面向通訊領(lǐng)域的新一代32位的TMS320C6000系列DSP芯片(簡(jiǎn)稱(chēng)C6000)是目前世界上最先進(jìn)的DSP處理器，其中C62XX和C64XX為通用32位定點(diǎn)系列DSP處理器，C67XX為通用32位浮點(diǎn)系列DSP處理器，其指令速度分別高達(dá)960～4800MIPS和600MFLOPS～1GFLOPS，可與早期的巨型計(jì)算機(jī)速度相媲美，且單芯片功耗小于1．5W、采用BGA封裝(小型球柵陣列)、體積也很小(最大35mm35mm3．5mm)。因此，這些DSP處理器將在許多科技領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
FLASH存儲(chǔ)器是新型的可電擦除的非易失性只讀存儲(chǔ)器，屬于EEPROM器件，與其它的ROM器件相比，其存儲(chǔ)容量大、體積小、功耗低，特別是其具有在系統(tǒng)可編程擦寫(xiě)而不需要編程器擦寫(xiě)的特點(diǎn)，使它迅速成為存儲(chǔ)程序代碼和重要數(shù)據(jù)的非易失性存儲(chǔ)器，成為嵌入式系統(tǒng)DSP/FLASH必不可少的重要器件。DSP與FLASH存儲(chǔ)器的接口設(shè)計(jì)是嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要技術(shù)，本文以基于三個(gè)C6201／C6701DSP芯片開(kāi)發(fā)成功的嵌入式并行圖像處理實(shí)時(shí)系統(tǒng)為例，介紹這一設(shè)計(jì)技術(shù)。
1、C6201／C6701新一代DSP處理器
1.1C6201／C6701的特點(diǎn)及外部存儲(chǔ)器接口EMIF
C6201為通用32位定點(diǎn)DSP處理器，C6701為通用32位浮點(diǎn)DSP處理器，它們采用并行度很高的處理器結(jié)溝，從而具有許多突出的特點(diǎn)：
DSP核采用改進(jìn)的超長(zhǎng)指令字(VLIW)體系結(jié)構(gòu)和多流水線(xiàn)技術(shù)，具有8個(gè)可并行執(zhí)行的功能單元，其中6個(gè)為ALU，兩個(gè)為乘法器，并分成相同功能的兩組，在沒(méi)有指令相關(guān)情況下，最高可同時(shí)執(zhí)行8條并行指令；
具有32個(gè)32位通用寄存器，并分成兩組，每組16個(gè)，大大加快了計(jì)算速度；
片上DSP/FLASH集成了大容量的高速程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)措，最高可以200Mbit／s的速度訪(fǎng)問(wèn)，并采用改進(jìn)的多總線(xiàn)多存儲(chǔ)體的哈佛結(jié)構(gòu)。程序存儲(chǔ)器為64K字節(jié)、256位寬．每個(gè)指令周期可讀取8個(gè)指令字，還可靈活設(shè)置為高速CACHE使用；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器采用雙存儲(chǔ)塊，每個(gè)存儲(chǔ)塊又采用多個(gè)存儲(chǔ)體，可靈活支持8／16／32位數(shù)據(jù)讀寫(xiě)。C6701還可支持64位訪(fǎng)問(wèn)，每個(gè)時(shí)鐘可訪(fǎng)問(wèn)雙32位故據(jù)．C6701還可訪(fǎng)問(wèn)雙64位IEEE雙精度浮點(diǎn)數(shù)據(jù)；片上集成了32位外部存儲(chǔ)器接口EMIF，并且分成4個(gè)時(shí)序可編程的空間(CE0、CEl、CE2、CE3)，可直接支持各種規(guī)格SDRAM(除CEl空間外)、SBSRAM、SRAM、ROM、FLASH、FIFO存儲(chǔ)器。同時(shí)，CEl空間還可直接支持8／16位寬的異步存儲(chǔ)器讀訪(fǎng)問(wèn)，EMIF接口信號(hào)如圖1所示；
片上集成了4個(gè)主DMA控制器和一個(gè)輔助DMA控制器：
片上集成了兩個(gè)32位多功能定時(shí)器；
片上集成了兩個(gè)多通道通用串行通訊口；
片上集成了16位宿主機(jī)HPI端口，與EMIF端口一起。可支持構(gòu)成并行多處理器系統(tǒng)；
片上集成的鎖相循環(huán)PLL電路，具有4倍頻外部時(shí)鐘的功能，從而在外部可采用較低的時(shí)鐘電路，而在片內(nèi)可高頻（120MHz、150MHz、167MHz、200MHz）地進(jìn)行計(jì)算；
片上集成了符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)的JTAG在系統(tǒng)仿真接口，大大方便了硬件調(diào)試；
具有一個(gè)復(fù)位中斷，一個(gè)非屏蔽中斷，4個(gè)邊沿觸發(fā)的可編程的可屏蔽中斷；
雙電源供電，內(nèi)核電源為1．8V，外圍設(shè)備電源為3．3V，功耗低于1．5W；
采用352BGA小型球柵陣列封裝，體積很??；
具有豐富的適合數(shù)字運(yùn)算處理的指令集，并且所有的指令為條件轉(zhuǎn)移指令。
C6201／C6701高度的并行結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、高速的時(shí)鐘頻率使其具有高達(dá)1600MIPS和400MMAC的運(yùn)算能力，比通常使用的DSP計(jì)算速度快十幾倍，甚至幾十倍，再加上其具有并行執(zhí)行、多功能、多任務(wù)的能力和豐富的指令集以及體積小、功耗低、易于使用的特點(diǎn)，使它非常適合在嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)中應(yīng)用；同時(shí)TI公司開(kāi)發(fā)了高效的C編譯器和多功能的集成開(kāi)發(fā)系統(tǒng)CODECOMPOSERSTUDIO(簡(jiǎn)稱(chēng)CCS)以及高性能的仿真器，大大簡(jiǎn)化程序代碼的編寫(xiě)與調(diào)試。
評(píng)論