摘要：對雙口ram操作中共享沖突的幾種方式進(jìn)行了討論和分析。給出了防止這些共享沖突的基本方法，同時(shí)結(jié)合其在自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用給出了雙口ram和現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)的接口應(yīng)用方案。

    關(guān)鍵詞：雙口ram；現(xiàn)場總線；工業(yè)以太網(wǎng)；can；dsp

    １　引言

    在現(xiàn)代工業(yè)測控系統(tǒng)中，由于對系統(tǒng)的功能和性能要求越來越高，一般都采用高性能的ｃｐｕ（如ｄｓｐ）或嵌入式系統(tǒng)（如３８６ｅｘ等來實(shí)現(xiàn)測控功能，并將這些智能設(shè)備聯(lián)網(wǎng)組成自動(dòng)化系統(tǒng)。在早期的應(yīng)用中，設(shè)備聯(lián)網(wǎng)普遍采用ｒｓ２３２／ｒｓ４２２／ｒｓ４８５方式。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場總線技術(shù)在自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用逐漸普遍，而采用工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)則是今后技術(shù)發(fā)展的一個(gè)趨勢。

    測控設(shè)備的設(shè)計(jì)可以采用單ｃｐｕ系統(tǒng)完成整個(gè)測控功能和系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)功能，這樣做的缺點(diǎn)是使整個(gè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)復(fù)雜，系統(tǒng)適應(yīng)性差，ｃｐｕ負(fù)擔(dān)較重，影響系統(tǒng)的整體性能。另外一種做法是采用雙ｃｐｕ系統(tǒng)，即用一個(gè)ｃｐｕ完成測控功能，另一個(gè)ｃｐｕ完成系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)和接口通信功能。由于雙ｃｐｕ系統(tǒng)可按功能分開設(shè)計(jì)，因此可簡化系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展性，以便更好地應(yīng)對不同的組網(wǎng)要求，提高系統(tǒng)的整體性能。

    ｃｐｕ間的通信可以采用串口、并口等方式，但它們共同的缺點(diǎn)是操作復(fù)雜、速度慢。因此，隨著價(jià)格的不斷下降，采用雙口ｒａｍ方式在兩個(gè)ｃｐｕ系統(tǒng)間交換數(shù)據(jù)是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。但雙口ｒａｍ有時(shí)會發(fā)生共享沖突問題。下面討論防止共享沖突的幾種方式。

    ２ 雙口ｒａｍ防止共享沖突的方式

    一般雙口ｒａｍ都提供了兩個(gè)完全獨(dú)立的端口，每個(gè)端口都有自己的控制線、地址線和數(shù)據(jù)線，ｃｐｕ對雙口ｒａｍ端口的操作等效于對它的外部ｒａｍ進(jìn)行操作。雙口ｒａｍ在使用上要注意的問題是如何避免兩端ｃｐｕ對同一ｒａｍ單元的爭用，一般來說，雙口ｒａｍ可提供三種防沖突方式，下面結(jié)合ｃｙｐｒｅｓｓ公司的ｃｙ７ｃ１４４進(jìn)行說明。ｃｙ７ｃ１４４是采用低功耗ｃｍｏｓ工藝生產(chǎn)的８×８ｋ位容量、高速存�。ǎ玻埃睿螅┑碾p端口靜態(tài)ｒａｍ，它還可以用多芯片級聯(lián)來擴(kuò)展字寬，其內(nèi)部原理框圖如圖１所示。

    ２．１ 插入等待狀態(tài)的防沖突方式

    當(dāng)左右端口同時(shí)對同一地址的ｒａｍ存儲單元進(jìn)行存取時(shí)，ｃｙ７ｃ１４４芯片內(nèi)部的仲裁單元將會給出ｂｕｓｙ信號。具體來說，ｂｕｓｙｌ、ｂｕｓｙｒ信號的正常狀態(tài)為高電平，當(dāng)左端口對一存儲單元進(jìn)行存取時(shí)，若右端口也對該存儲單元進(jìn)行操作，則芯片內(nèi)部的仲裁單元會使信號ｂｕｓｙｒ?yàn)榈�，直到左端口操作完成后再將ｂｕｓｙｒ恢�?fù)為高電平。設(shè)計(jì)中可以利用ｂｕｓｙ信號作為ｃｐｕ的等待狀態(tài)輸入，并利用該信號使ｃｐｕ在操作過程中插入等待狀態(tài)，避免兩端同時(shí)對雙口ｒａｍ進(jìn)行操作。

    ２．２ 信號燈防沖突方式

    雙口ｒａｍ通過申請和釋放端口的信號燈（也稱為令牌）來操作存儲單元可以避免發(fā)生沖突。一個(gè)信號燈對應(yīng)相應(yīng)數(shù)量的存儲單元。雙口ｒａｍ的兩端均可對信號燈進(jìn)行存取。當(dāng)左端口向信號燈寫入“０”再回讀信號燈時(shí)，若信號燈也為“０”表示左端口擁有對存儲單元的控制權(quán)，否則表示右端口擁有對存儲單元的控制權(quán)。不管是否取得對存儲單元的控制權(quán)，操作完成后都應(yīng)向信號燈寫入“１”以釋放信號，從而避免資源的死鎖。

    ｃｙ７ｃ１４４芯片提供８個(gè)信號燈，每個(gè)信號燈的存儲單元為８×２ｋ位。對信號燈進(jìn)行操作時(shí)，片選信號（ｃｅｌ、ｃｅｒ）應(yīng)為高電平，信號燈使能信號（ｓｅｍｌ、ｓｅｍｒ）為低電平。ａ０～ａ２表示信號燈地址，數(shù)據(jù)線最低位ｉ／ｏ０代表信號燈的值。對存儲單元存取的一般過程如圖２所示。

    ２．３ 中斷防沖突方式

    雙口ｒａｍ中最高地址的兩個(gè)存儲單元可以作為信箱使用，左右兩端可以同時(shí)對它進(jìn)行操作。其中最高地址為右端口的信箱，次高地址為左端口信箱。以ｃｙ７ｃ１４４芯片為例，偏移地址１ｆｆｅｈ為左端口信箱，偏移地址１ｆｆｆｈ為右端口信箱。右端口寫入左端口信箱１ｆｆｅｈ時(shí)，左端口的信號ｉｎｔｌ將變?yōu)榈�，左端口讀自己的信箱１ｆｆｅｈ時(shí)，信號ｉｎｔｌ將重新為高；