來源：電子技術(shù)應(yīng)用 作者：辛 陽 楊義先

    摘要：介紹了如何利用fpga設(shè)計(jì)tms320c54x系列芯片與tms62812a sdram之間的接口。這種接口方法適合于需要外擴(kuò)大容量存儲(chǔ)器的應(yīng)用場合。

    關(guān)鍵詞：fpga tms320c54x sdrm 接口

    在dsp應(yīng)用系統(tǒng)中，需要大量外擴(kuò)存儲(chǔ)器的情況經(jīng)常遇到。例如，在數(shù)碼相機(jī)和攝像機(jī)中，為了將現(xiàn)場拍攝的諸多圖片或圖像暫存下來，需要將dsp處理后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到外存中以備后用。從目前的存儲(chǔ)器市場看，sdram由于其性能價(jià)格比的優(yōu)勢(shì)，而被dsp開發(fā)者所青睞。dsp與sdram直接接口是不可能的。fpga（現(xiàn)場可編程門陣列）由于其具有使用靈活、執(zhí)行速度快、開發(fā)工具豐富的特點(diǎn)而越來越多地出現(xiàn)在現(xiàn)場電路設(shè)計(jì)中。本文用fpga作為接口芯片，提供控制信號(hào)和定時(shí)信號(hào)，來實(shí)現(xiàn)dsp到sdram的數(shù)據(jù)存取。

    1 sdram介紹

    本文采用的sdram為tms626812a，圖1為其功能框圖。它內(nèi)部分為兩條，每條1m字節(jié)，數(shù)據(jù)寬度為8位，故存儲(chǔ)總?cè)萘繛?m字節(jié)。

    所有輸入和輸出操作都是在時(shí)鐘clk上升沿的作用下進(jìn)行的，刷新時(shí)鐘交替刷新內(nèi)部的兩條ram。tms626812a主要有六條控制命令，它們是：條激尖/行地址入口、列地址入口/寫操作、列地址入口/讀操作、條無效、自動(dòng)刷新、自動(dòng)刷新。sdram與tms320c54x接口中用到的命令主要有：mrs、deac、actv、wrt-p、read-p和refr。這里，設(shè)計(jì)目的就是產(chǎn)生控制信號(hào)來滿足這些命令的時(shí)序要求。關(guān)于tms626812a的具體說明可以查看其數(shù)據(jù)手冊(cè)。

    2 sdram與tms320c54x之間的通用接口

    圖2是dsp與sdram的通用接口框圖，圖中dsp i/f代表tms320c54x端接口單元，sdram cntl代表sdram端接口控制單元。sdram被設(shè)置成一次性讀寫128個(gè)字節(jié)，而dsp一次只讀寫一個(gè)字節(jié)，因而建立了兩個(gè)緩沖區(qū)b0、b1來緩存和中轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)。b0、b1大小都為128字節(jié)，而且映射到dsp中的同一地址空間。

    盡管b0、b1對(duì)應(yīng)于同一地址空間，但對(duì)兩個(gè)緩沖區(qū)不能在同一時(shí)刻進(jìn)行合法訪問。實(shí)際上，當(dāng)b0被dsp訪問時(shí)，b1就被sdram訪問，反之也成立。若dsp向b1寫數(shù)據(jù)，sdram就從b0讀數(shù)據(jù)；而當(dāng)sdram的數(shù)據(jù)寫到b0中時(shí)，dsp就從b1讀數(shù)據(jù)。兩者同時(shí)從同一緩沖區(qū)讀或?qū)懚紝⒓ぐl(fā)錯(cuò)誤。上邊所述的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移方式有兩種好處：一是加速了tms320c54x的訪問速度，二是解決了二者之間的時(shí)鐘不同步問題。

    3 fpga中的硬件設(shè)計(jì)

    tms320c54x為外部存儲(chǔ)器的擴(kuò)展提供了下列信號(hào):clk、cs、ao～a15、d0～d15、rw、matrb、istrb、is，而sdram接收下列信號(hào)：clk、cke、cs、cqm、w、ras、cas、a0～a11。由于兩端控制信號(hào)不同，需要在dsp與sdram之間加上控制邏輯，以便將從dsp過來的信號(hào)解釋成sdram能夠接收的信號(hào)，圖3是用fpga設(shè)計(jì)的頂層硬件接口圖。

    圖中主要由三個(gè)模塊：dsp-iq、dma-buf和sd-cmd。其中dsp-io是dsp端的接口，用來解碼tms320c54x發(fā)送的sdram地址和命令。dma-buf代表緩沖區(qū)bo、b1。sｄ_cmd模塊用來產(chǎn)生sdram訪問所需的各種信號(hào)。

    dsp_io模塊又包括io_dma、dsp_buf和dsp_read。io_dma產(chǎn)生sdram的命令信號(hào)，即圖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產(chǎn)生訪問b0、b1的地址、數(shù)據(jù)和控制信號(hào)，圖3中指dsp_sd_bufclki、dsp_sd_bufclko、dsp_sd_bufwe、dsp_sd_bufaddr[6..0]、dsp_sd_bufin[7..0]。dsp-read子模塊用來控制dsp的讀寫方向。

    dma_buf分為b0、b1兩個(gè)緩沖區(qū)，用來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，每個(gè)緩沖區(qū)的輸入輸出信號(hào)包括：clki、clko、we、addr[6-0]、data_in[7-0]、data_out[7-0]。bank_sw是一個(gè)開關(guān)信號(hào)，用于dsp和