高速数字信号处理器扩展存储空间的设计

摘  要：基于TI公司的高速数字信号处理器芯片，详细描述美国SST公司推出的28SF040闪存芯片的性能特点、引脚功能，同时给出用其扩展DSP芯片的程序存储器空间的硬件设计电路与软件编程方法。

    关键词：存储器；接口；DSP；信号处理器

    由于DSP具有先进的并行处理结构，故特别适合于信号处理，已经越来越多地应用于工业控制领域和各类仪器仪表的开发设计。TMS320F206是TI公司生产的16 b定点DSP，他有1条程序总线和3条数据总线，采用了改进的哈佛结构，管理流水线操作、状态寄存器相当迅速，且内含高度并行的32 b算术逻辑单元、16×16 b并行硬件乘法器、片内存储器、片内外设，并配备了高度化的指令集，而且功耗相当低，特别适合于信号处理。

    TMS320F206的片内存储器有256 B的DARAM（B0区），可用做程序或数据存储器；256 B的DARAM（B1区），用做数据存储器；32 B的DARAM（B2区），用做数据存储器；32 k的Flash E2PROM，可用做程序存储器。下面则分别针对具体情况，详细介绍扩展的存储器空间和输入输出的I／O空间的基本方法。

    1  扩展数据空间

    TMS320F206局部数据空间的地址范围可达64 k×16 b。当对片外的局部数据空间进行访问时，其外部存储器信号DS(数据存储器选择引脚，51Pin）和STRB(片外访问有效信号，46Pin）均被激活为低电平。为简单的扩展硬件接线方法如图1所示。

    但是在某些工程应用领域，如在开发大型的电力系统高压开关在线自动化监测项目时，64 k的数据空间显得非常微小，根本无法满足用Neuron神经元芯片以及相应的软件协议等构成的LonWorks局域网实时操作控制系统。 在实时操作系统中，不仅需要传输大量的节点信号，还需要存储庞大的状态信号，数据空间远远大于64 k，此时就要对数据空间进一步扩展，把数据项进行分页显示，例如选用八D锁存器74LS574来切换页面地址，同时还要在编译文件中设置对应的数据空间，具体的硬件连接方式可参考图2，同时系统编译文件的汇编软件也一并给出。

    注意在本例中将512 k的RAM芯片存储空间分成8个数据页，每个数据页的容量是64 k，在进行编程时要用数据线来控制选择相应的数据页，74LS574的CLK引脚（11pin）接到译码电路，输入端引脚接到相应的数据线上。 

    2  扩展程序空间

    TMS320F206内置的32 k E2PROM可以作为程序代码区，但其程序存储空间可达64 b×16 b，即可寻址的外 部程序存储器达64 kB。在仿真时，F206可直接外挂2片64K×8b的RAM，将DSP的引脚(控制程序存储器选择，53pin)，引脚，引脚连接到相应的RAM芯片引脚。但静态的RAM在断电时无法保存代码，而脱机时无法将64 k的程序写入F206片内的32 k E2PROM区，故需要用非易失性的外部存储器扩展程序区，推荐使用的EPROM有27C32，27C256，27C512，或者考虑选用低密度闪存主要供应商Silicon Storage Technology生产的高速Flash芯片28SF040，其可以同时兼作程序区扩展芯片和数据区扩展芯片，而且在掉电后已经写入的数据不会丢失。

    TI公司的DSP芯片大多数具有片内引导加载程序。 在复位时，当MP／MC引脚（微处理器／微计算机引脚）电平为低（DSP工作在微计算机模式），该程序执行片内程序存储器空间的程序代码；当MP／MC引脚为高电平（DSP工作在微处理器模式），则执行片外程序存储器内的代码。MP／MC引脚的状态锁存在寄存器PMST（处理器工作方式寄存器）中。寄存器PMST驻留在I／O空间，地址是FFECH，可以用软件读出或修改。PMST寄存器复位时状态值为0006H，但要注意其中的bit0在复位时采样MP／MC引脚上的逻辑电平，并且将bit0置成此值，该位也可以用软件方法进行置位；bit15（FRDN位）控制选择引脚信号或者是颠倒的R／W信号作为DSP芯片45脚的输出信号；bit2（DON位）和bit1（PON位）控制片内的4 kSARAM映射到程序空间还是数据空间，如表1所示。

    特别强调在使用外部ROM扩展程序空间时一定要注 意PMST寄存器的配置，可参考下面给出的命令文件进行软件编程，该程序已经成功应用于电力系统的避雷器全自动测试仪，而且取得了很好的效果。

 

   

    3  扩展输入／输出空间

    TMS320F206仅有4个通用的I／O引脚：IO0（96pin），IO1（97pin），IO2（8pin），IO3（9pin），可以配置成输出信号引脚发送高低电平到外部器件或者配置成输入信号引脚从外部器件输入高低电平信号到DSP。除此之外，F206还有通用输入引脚BIO（99pin）和通用输出引脚XF（98pin），但这并不能满足需要大量I／O口信号的测量仪器使用（如测量断路器端口信号的高压开关动特性测试仪），故需要进行I／O口扩展。TMS320F206可以支持的I／O地址范围是64 k×16 b，一般可使用八缓冲／驱动／接收器74LS244来扩展I／O口，具体的电路接线方式如图3所示。

    其中74LS244的使能引脚（19pin）接到译码电路的输出，如果用LATTIC公司的可编程逻辑器件GAL22V10来进行译码，则需要把F206的地址线、（控制I／O空间选择)、读选择）引脚接到GAL22V10的输入逻辑门，可以用ABEL-HDL硬件描述语言进行编程，如：
  

    4  结  语

    综上所述，DSP芯片数字信号处理器的存储空间已经得到了化的扩展处理，相信可以轻松地满足各个领域的需求，而且随着新一代DSP接口功能的增强，将会得到越来越广泛的应用。

参考文献 

[1]. SST datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/SST_1180824.html.
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[7]. 27C512 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/27C512_1005656.html.
[8]. 74LS244 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/74LS244_1098310.html.
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