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C6201/C6701 DSP处理器与FLASH存储器MBM29LV800BA接口技术
    

 DSP是针对实时数字信号处理而设计的数字信号处理器,由于它具有计算速度快、体积小、功耗低的突出优点,非常适合应用于嵌入式实时系统。

FLASH存储器是新型的可电擦除的非易失性只读存储器,属于EEPROM器件,与其它的ROM器件相比,其存储容量大、体积小、功耗低,特别是其具有在系统可编程擦写而不需要编程器擦写的特点,使它迅速成为存储程序代码和重要数据的非易失性存储器,成为嵌入式系统必不可少的重要器件。DSP与FLASH存储器的接口设计是嵌入式系统设计的一项重要技术,本文以基于三个C6201/C6701 DSP芯片开发成功的嵌入式并行图像处理实时系统为例,介绍这一设计技术。

  1 C6201/C6701新一代DSP处理器
  1.1 C6201/C6701的特点及外部存储器接口EMIF
  C6201为通用32位定点DSP处理器,C6701为通用32位浮点DSP处理器,它们采用并行度很高的处理器结沟,从而具有许多突出的特点:
 
  DSP核采用改进的超长指令字(VLIW)体系结构和多流水线技术,具有8个可并行执行的功能单元,其中6个为ALU,两个为乘法器,并分成相同功能的两组,在没有指令相关情况下,最高可同时执行8条并行指令; ·具有32个32位通用寄存器,并分成两组,每组16个,大大加快了计算速度;
 
  片上集成了大容量的高速程序存储器和数据存储措,最高可以200Mbit/s的速度访问,并采用改进的多总线多存储体的哈佛结构。程序存储器为64K字节、256位宽.每个指令周期可读取8个指令字,还可灵活设置为高速CACHE使用;数据存储器采用双存储块,每个存储块又采用多个存储体,可灵活支持8/16/32位数据读写。C6701还可支持64位访问,每个时钟可访问双32位故据.C6701还可访问双64位IEEE双精度浮点数据; 片上集成了32位外部存储器接口EMIF,并且分成4个时序可编程的空间(CE0、CEl、CE2、CE3),可直接支持各种规格SDRAM(除CEl空间外)、SBSRAM、SRAM、ROM、FLASH、FIFO存储器。同时,CEl空间还可直接支持8/16位宽的异步存储器读访问,EMIF接口信号如图1所示;
 
  片上集成了4个主DMA控制器和一个辅助DMA控制器:
  片上集成了两个32位多功能定时器;
  片上集成了两个多通道通用串行通讯口;
  片上集成了16位宿主机HPI端口,与EMIF端口一起。可支持构成并行多处理器系统;
  片上集成的锁相循环PLL电路,具有4倍频外部时钟的功能,从而在外部可采用较低的时钟电路,而在片内可高频(120MHz、150MHz、167MHz、200MHz)地进行计算;
  片上集成了符合IEEE标准的JTAG在系统仿真接口,大大方便了硬件调试;
  具有一个复位中断,一个非屏蔽中断,4个边沿触发的可编程的可屏蔽中断;
  双电源供电,内核电源为1.8V,外围设备电源为3.3V,功耗低于1.5W;
  采用352BGA小型球栅阵列封装,体积很小;
  具有丰富的适合数字运算处理的指令集,并且所有的指令为条件转移指令。
  C6201/C6701高度的并行结构特点、高速的时钟频率使其具有高达1600MIPS和400MMAC的运算能力,比通常使用的DSP计算速度快十几倍,甚至几十倍,再加上其具有并行执行、多功能、多任务的能力和丰富的指令集以及体积小、功耗低、易于使用的特点,使它非常适合在嵌入式实时系统中应用;同时TI公司开发了高效的C编译器和多功能的集成开发系统CODE COMPOSER STUDIO(简称CCS)以及高性能的仿真器,大大简化程序代码的编写与调试。
 
  1.2 C620I/06701的引导工作方式
  在加电后,C6201/C6701可采用直接从零地址(只能为外部存储器)开始执行程序的不引导方式工作;也可采用辅助DMA先自动从宿主机HPI端口或外部CEl空间(8/16/32位ROM)加载64K字节程序至零地址(片上存站器或外部存储器),然后再从零地址开始执行程序的引导方式工作。C6201/C6701的这些工作方式由上电复位时5个引导方式管脚BOOTMODE[4:0]的信号电平决定,这些电平信号还决定地址映射方式是采用某种类型、速度的外部存储器为零地址的MAPO方式,还是采用片上程序存储器为零地址D6 MAPl方式。这种结构特点大大增加了系统设计的灵活性。在引导工作方式中,当零地址为片上程序存储器时,程序直接从高速256位宽的片上程宇存储器并行执行,能充分发挥DSP的高速性能;而其它工作方式中,程序是从外部慢速32位宽的存储器开始出行执行。因此,基于C6000的嵌入式系统一般采用引导三片上程序存储器执行的工作方式,如表1所示。
 2 FLASH存储器MBM29LV800BA
 
    2.1 MBM29LV800BA介绍
  MBM29LV800BA是FUJITSU公司生产的1M×8/512K×l6位的FLASH存储器,其管脚信号如图2所示。/BYTE为×8或×16工作方式配置管脚(/BYTE接低时为×8方式,地址线为[A-1,A0,…A18]共20根,数据线为DQ[0:7],数据线高8位不用;/BYTE接高时为×16方式,地址线为A[0:18]共19根,A-1,不用,数据线为DQ[0:15]);RY/*BY为表示FLASH就绪或忙的管脚(它是集电极开路引脚,多个RY/*BY管脚可通过上拉电阻直接"线与"连接)。
  MBM29LV800BA具有许多特点,主要如下
  单电源3.0V读、编程写入、擦除;
  与JEDEC标准的命令集和引脚分布兼容;
  增加了快速编程写人命令,写入仅需两个总线周期;
  具有至少100 000次的编程写入/擦写寿命;
  灵活的扇区结构支持整片内容擦除、任一扇区内容擦除、相连续的多扇区内容并行擦除;
  具有嵌入式编程写入算法,可自动写入和验证写入地址的数据;
  具有嵌入式擦除算法,可自动预编程和擦除整个芯片或任一扇区的内容;
  具有数据查寻位和切换位,可以通过软件查寻方法检测编程写入/擦除操作的状态;
  具有RY/*BY管脚,可以通过硬件方法检测编程写入/擦除操作的状态;
  自动休眠功能,当地址保持稳定时,自动转入低功耗模式;
  具有低电压禁止写入功能;
  具有擦除暂停/擦除恢复功能,
  2.2 MBM29LV800BA的主要命令及嵌入式算法
  MBM29LV800BA的编程写入及擦除命令如表2所示。其中,X为十六进制数字的任意值,RA为被读数据的FLASH地址,RD为从FLASH地址RA读出的数据,PA为写编程命令字的FLASH地址,PD为编程命令宇,SA为被擦除内容的扇区地址。 MBM29LV800BA具有嵌入式编程写入和擦除算法机构,当向FLASH写入数据内容或擦除其扇区内容时,需要根据相应的算法编程才能完成。其编程擦除算法流程为:首先写编程擦除命令序列;然后运行数据测试算法以确定擦除操作完成;其编程写入算法流程为:程序开始,首先验证写入扇区是否为空,不空则运行擦除算法;然后运行编程写入算法,写编程写入命令序列,再运行数据测试算法或查询RY/*BY管脚信号以确定该次操作完成。地址增1继续上述过程,否则结束操作;数据测试算法主要是测试DQ7和DQ5位的数据变化,以确定泫次操作是进行中、完成、还是失败。
 
 
  3 C6201/6701与FLASH的接口设计
 
  基于C6000系列DSP处理器的嵌入式系统往往采用地址映射方式为MAPl的ROM引导方式。这种方式是把开发成功的敝入式可执行程序烧写在CEl空间(从0~01400000地址开始的ROM存储器)中,并根据引导方式设置相应的引导模式管脚BOOTMODE[4:0]。这样,当嵌入式系统上电工作时,从复位信号的上升沿开始,辅助DMA把执行程序从引导ROM中移至片上程序存储船中,然后在片上程序存储器开始执行程序。这种方式呵充分发挥C6000系列DSP的并行结构特点,具有最好的执行性能。当引导ROM器件采用FLASH存储器MBM29LV800BA时,C6201/C6701与FLASH存储器以8位方式连接的接口设计如图3所示。FLASH的地址线[A-1,A0,…A18]与DSP的EMIF接口地址线[EA2,EA 3+…,EA21]直接相连;FLASH的低8位数据线DQ[0:7]与EMIF接口数据线[ED0,…,ED7]直接相连,高8位数据线DQ[8:15]不连接;读写使能信号可直接相连;EMIF接口的片选信号/CEl与字节使能信号/BE0"相与"后与FLASH的片选信号相连;FLASH的方式信号/BYTE接地;由于EMIF接口的ARDY信号为低时,DSP自动插入等待时钟周期,因此,FLASH的就绪或忙RY/*BY信号经上拉电阻直接与ARDY信号相连,这种设计使FLASH的编程写操作可不运行数据测试算法,大大简化了程序设计;C6201/C6701与FLASH以16位或32位方式相连咱6接口设计与8位方式类似。
 
  4 引导程序开发实现过程
  C6000系列DSP的引导程序开发实现不能一步完成,它需要一系列的实现步骤:首先,在硬件设计的同时,可在C6000系列DSP的集成开发环境CCS中,用C语言和汇编语言编写应用程序USAGE.C,通过编译、连接查找、修正原程序中的错误,生成COFF格式的可执行文件USAGE.OUT;其次,当硬件设计成功时,利用仿真器加载软件程序USAGE.OUT到硬件系统中调试验证软件程序,直至程序无错误;然后,编写、加载链接指令文件Link.crud,重新编译、链接软件程序生成BOOT.OUT文件,再利用TI公司提供的HEX转换工具包中的转换程序和FLASH存储器宽度,把该BOOT.OUT文件转换为相应的BOOT.HEX文件,由于转换工具包中没有提供相应的转换程序把BOOT.OUT文件直接转换为FLASH认可的二进制文件,因此还需要编写转换程序把BOOT.HEX文件再转换为BOOT.BIN二进制文件;最后,在CCS中编写FLASH写入程序,编译、链接生成可执行文件,并通过JTAG端口加载运行,把得到的引导程序BOOT.BIN作为数据文件写入引导FLASH存储器中。需注意的是程序写入FLASH存储器时,需要把CEl空间寄存器设计为32位宽度存储器接口方式。
  设置引导方式管脚BOOTMODE[4:0]的信号电平为01101。当系统再次加电时,即可直接执行用户开发的嵌入式应用程序。
 
  由于C6000系列DSP处理器具有惊人的运算速度,并且具有体积小、功耗低等特点,必将迅速得到广泛的应用,尽快掌握其开发应用技术,可使其发挥重大作用;FLASH存储器具有容量大、体积小、功耗低、在系统可编程的特点,大大方便了DSP处理器的开发及应用。C6000系列DSP与FLASH的接口设计技术已成功地在作者开发的基于三个C6201/6701处理器的嵌入式实时图像匹配计算机中得到应用。

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    时间:2011年02月16日 22:22:22 来源:电子技术应用 作者: 上一篇:基于DSP和FPGA的卫星测控多波束系统设计 下一篇:嵌入式系统的VGA接口设计  (电脑版  手机版)
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