用FIFO實(shí)現DSP間的雙向并行異步數字通信

在多CPU的分布式信號處理系統中,往往涉及CPU間的通訊與數據交換,大數據量的數據傳輸一般采用DMA方式,而小數據量的數據交換采用并行接口則比較快速靈活。因此,對于傳輸速度要求較高的DSP間的小數據量的數據交換及通訊來(lái)說(shuō),要提高DSP的工作效率,不僅要求并行接口的響應快,而且必須采用異步方式以免相互等待。本文介紹了采用CYPRESS公司的FIFO芯片CY7C419來(lái)實(shí)現DSP間的雙向并行異步通訊接口。該方法不僅比用TTL鎖存器的方式速度快,而且譯碼邏輯簡(jiǎn)單,另外,由于FIFO芯片有一定的深度(256個(gè)),因此,在少于256個(gè)數據傳輸時(shí),可實(shí)現零等待時(shí)間。

1 FIFO芯片簡(jiǎn)介

全滿(mǎn)(FF)和全空(EF)標志用以防止數據溢出或不足;

擴展輸入(XI)、擴展輸出(X0)、首次裝載(FL)：用以實(shí)現無(wú)限的寬度及深度擴展,深度擴展技術(shù)可使操縱控制信號從一個(gè)元件并行傳至另一個(gè)元件,因而消除了傳輸延遲的串行附加,其最高讀、寫(xiě)速度可達50MHz,讀寫(xiě)信號低電平有效;

當CY7C419獨立使用或多片實(shí)現寬度擴展結構時(shí),半空標志(HF)輸出有效,在深度擴展結構中,該此腳輸出擴展輸出信息(XO)并告知下一個(gè)FIFO;

D0～D8為數據輸入,Q0～Q8為數據輸出。

R、W及MR分別為讀、寫(xiě)及復位信號的輸入端,它們均為低電平有效。

2 硬件結構與通訊流程

2.1 硬件結構

利用FIFO實(shí)現DSP間雙向并行異步通訊的結構原理如圖2所示。DSP56001和ADSP21020分別樹(shù)熊美國Motorola和ADI公司的DSP芯片。兩個(gè)CY7C419芯片U1、U2分別用于DSP56001和ADSP21020間雙向并行接口的一個(gè)方向,其中U1用于完成DSP56001向ADSP21020的數據傳送,U2則用于完成ADSP21020向DSP56001的數據傳送。U1的全滿(mǎn)標志(FF)與U2的全空標志(EF)通過(guò)緩沖器74LS245與DSP56001的數據總線(xiàn)相連,該緩沖器被映射為DSP56001數據區的一個(gè)地址單元(0x600),因此,DSP56001通過(guò)對該地址單元的讀操作便可獲知U1是否已寫(xiě)滿(mǎn)以及U2是否有數所要讀。同理,U2的全志(FF)與U1的全空標志(EF)通過(guò)一緩沖器74LS245連于A(yíng)DSP21020的數據總線(xiàn),該片74LS245補映射為ADSP21020數據區的一個(gè)地址單元(身份地址+0x100000),這樣ADSP21020通過(guò)對該地址單元的讀操作也可獲知U2是否已寫(xiě)滿(mǎn)以及U1是否有數據要讀。另外,DSP56001對U1的寫(xiě)操作、對U2的讀操作映射為對其數據存儲區一個(gè)地址單元(0x200)的寫(xiě)、讀操作;而ADSP21020對U2的寫(xiě)操作和對U1的讀操作則被映射為對其數據存儲區地址單元(身份地址+0x180000)的寫(xiě)、讀操作。兩個(gè)DSP芯睡均可同時(shí)對U1、U2進(jìn)行復位操作。

DSP56001對雙向口的讀56FIFOR、寫(xiě)56FIFOW、復位56FIFORST及對標志口狀態(tài)56FLGR的讀信號可由DSP56001的地址線(xiàn)與讀寫(xiě)信號譯碼獲得;ADSP21020對雙向口的讀21FIFOR、寫(xiě)21FIFOW、復位56FIFORST及對標志口狀態(tài)56FLGR的讀信號則可由ADSP21020的地址線(xiàn)與讀寫(xiě)信號譯碼獲得。各譯碼輸出的邏輯表達式如下：

56FIFOR=AdEn+Ma10+Ma9+MRD

(映射地址為：0x200)

56FIFOW=AdEn+Ma10+Ma9+MWR

(映射地址為：0x200)

56FIFOORST=AdEn+Ma10+Ma9+MWR

(映射地址為：0x400)

56FLGR=AdEn+Ma10+Ma9+MRD

(映射地址為：0x600)

AdEn=DS+Ma15+Ma14+Ma13+Ma12+Ma11

21FIFOR=IDMAT+A21+A20+A19+RD

(映射地址為：身份地址+0x180000)

21FIFOW=IDMAT+A21+A20+A19+WR

(映射地址為：身份地址+0x180000)

FIFORST=(IDMAT+A21+A20+A19+WR)56FIFORST

(映射地址為：身份地址+0x200000)

21FLGR=IDMAT+A21+A20+A19+RD

(映射地址為：身份地址+0x100000)

為區分兩個(gè)DSP的讀、寫(xiě)信號,在邏輯表達式中用MRD和MWR分別表示DSP56001的讀、寫(xiě)信號RD和WR。ADSP21020作為主芯片同時(shí)與多個(gè)DSP56001(圖2僅畫(huà)出其中一個(gè))相連,因此每一個(gè)DSP56001均有一個(gè)不同的身份地址,表示該身份地址的地址線(xiàn)(A25～A22)的譯碼結果為IDNAT。為簡(jiǎn)化硬件電路,譯碼邏輯均采用PAL器件實(shí)現。

2.2 軟件流程

圖3所示為DSP56001對并口進(jìn)行讀、寫(xiě)數據的軟件流程。ADSP21020向DSP56001傳送數據及從并行口讀取由DSP56001傳送過(guò)來(lái)的數據步驟與上述流程相同。對DSP56001和ADSP21020來(lái)說(shuō),并行接口均為異步雙向口。當DSP56001要向ADSP21020傳送數據時(shí),首先讀狀態(tài)標志口(口地址0x600),若標志第0位為0(全滿(mǎn)),則重復讀狀態(tài)標志口,直至標志第0位為1(數據未滿(mǎn),已被ADSP21020全部或部分讀出)時(shí),DSP56001才向接口(地址0x200)寫(xiě)入數據;當DSP56001要讀取由ADSP21020傳送過(guò)來(lái)的數據時(shí),首先讀狀態(tài)標志口(口地址0x600),若標志第1位為0(全空),則重復讀狀態(tài)口,直至標志第1位為1時(shí)(不空,已郵ADSP21020寫(xiě)入數據),DSP56001讀接口(地址0x200)即可獲得所需數據。

該方法已成功應用于一臺自動(dòng)研制的基于DSP的實(shí)時(shí)模擬及被頻信號采集與處理系統。實(shí)際運行結果表明,該方法不僅速度較高,而且譯碼邏輯也十分簡(jiǎn)單。