針對DSP應用設計的系統存儲器

 

　摘要
　　在使用數字信號處理器（DSP）的內嵌式設計中，DSP是從它內部的高速存儲器中把應用程序取出來(lái)來(lái)執行。這個(gè)存儲器通常是SRAM。然而，SRAM屬於易失性存儲器，所以需要用一只放在外面的非易失性存儲器存放應用程序，在接通電源時(shí)，并在以後調用程序時(shí)，把應用程序裝到內部的SRAM中。
　　DSP系統存儲器（DSM）是針對使用DSP的嵌入式設計而推出的系統存儲器解決方案，其中集成了系統內可編程的閃速存儲器、可編程邏輯、通用I/O端口。DSP系統存儲器與普通的閃速存儲器不同，它不只是起“引導程序”存儲器的作用，與普通的閃速存儲器件相比，它上升了一個(gè)臺階。本文扼要介紹DSM存儲器的功能和開(kāi)發(fā)工具。
　　在使用數字信號處理器（DSP）的內嵌式設計中，DSP是從它內部的高速存儲器中把應用程序取出來(lái)來(lái)執行。這個(gè)存儲器通常是SRAM。然而，SRAM屬於易失性存儲器，所以需要用一只放在外面的非易失性存儲器存放應用程序，在接通電源時(shí)，并在以後調用程序時(shí)，把應用程序裝到內部的SRAM中。

　　DSP系統存儲器（DSM）是針對使用DSP的嵌入式設計而推出的系統存儲器解決方案，其中集成了系統內可編程的閃速存儲器、可編程邏輯、通用I/O端口。DSP系統存儲器與普通的閃速存儲器不同，它不只是起“引導程序”存儲器的作用，與普通的閃速存儲器件相比，它上升了一個(gè)臺階。使用DSP系統存儲器的的DSP系統如圖1所示。
　　圖1　使用DSP系統存儲器（DSM）的DSP系統。
　　DSP系統存儲器用起來(lái)既簡(jiǎn)單又靈活，它為系統設計人員提供了一個(gè)一攬子的系統存儲器解決方案。這個(gè)解決方案能夠有效地縮短產(chǎn)品上市時(shí)間，并降低整個(gè)系統的成本。DSM2180F3是針對Analog Devices 的ADSP218x系列16位數字信號處理器而設計的。這個(gè)高集成度的閃速存儲器解決方案是意法半導體和Analog Devices兩家公司合作取得的新成果。如果DSP系統使用這個(gè)解決方案，在制造期間，可以先把器件裝到電路板上，然後通過(guò)JTAG很快地進(jìn)行系統內編程，也可以在應用現埸由DSP本身高效率地在現場(chǎng)進(jìn)行編程。這個(gè)器件中包含可編程邏輯電路，有更多的I/O，它們都集成在一塊芯片上。
　　JTAG ISP
　　完全空白的DSM2180F3器件在焊接到電路板上之後10秒至20秒，就可以對它編程，不需要DSP參與，同樣也不需要插座，標號或者預先編程好的器件。意法半導體的FlashLINK JTAG　ISP編程器能夠與任何電腦或者筆記本電腦都配合使用（圖3）。能夠有效地降低工程開(kāi)發(fā)時(shí)間，因而可以節省成本，又進(jìn)一步降低了制造的成本。
　　圖2 FlashLINK JTAG　ISP編程器能夠與任何電腦或者筆記本電腦都配合使用。
　　在普通的制造過(guò)程中有很多道工序，其中包括：預測每一種型號整機產(chǎn)品的數量，預先編程，在邏輯器件和閃速存儲器上加標志，組裝電路板以及測試（其中包括裝有預先經(jīng)過(guò)編程的器件的插座），然後運送給客戶(hù)或者存放到貨倉中。然而，利用JTAG ISP，可以先把所有的電路板都制造出來(lái)，其中沒(méi)有插座，也不必專(zhuān)門(mén)進(jìn)行配置。編程是在生產(chǎn)線(xiàn)的最後階段進(jìn)行的，先是測試程序，然後是應用程序以滿(mǎn)足客戶(hù)的要求。不需要預測整機產(chǎn)品的數量，也不需要存貨。在最後一刻還可以修改，而且很容易做到。
　　也可以用JTAG ISP的方法進(jìn)行現埸更新，不必把把產(chǎn)品拆卸下來(lái)，不必把存儲器和邏輯器件拿下來(lái)，更換新的。
　　16個(gè)I/O引腳
　　在DSP中，I/O引腳的數量一般是不夠的。ASP-218x最多只有11個(gè)I/O。DSM2180F3增加了16個(gè)I/O引腳。因此可以控制更多的外圍部件，同時(shí)不需要增加芯片，也不必另外用一只微控制器來(lái)處理I/O。這些I/O很靈活，可以由DSP程序來(lái)控制，也可以直接由PLD邏輯電路來(lái)控制。
　　通用PLD
DSM存儲器中有兩種PLD：通用PLD和CPLD。利用DSM2180F3中的通用PLD，可以設計狀態(tài)機、選片功能、連接邏輯、計數器、延時(shí)器等等。CPLD有16個(gè)輸入宏單元和16個(gè)輸出宏單元，可以用它們實(shí)現系統邏輯功能，例如計數器、移位寄存器，或者對進(jìn)到芯片的信號進(jìn)行取樣，或者去掉信號（例如噪雜的鍵盤(pán)輸入）中的抖動(dòng)或者反跳。由於芯片上有PLD，就不必使用那些接在外面的小型邏輯器件，并且可以取代PLD（22V10）、PAL（20L8）、74XX系列邏輯器件（74HC374）等芯片。用PSDsoft Express軟件開(kāi)發(fā)工具，只要進(jìn)行點(diǎn)擊就可以把邏輯功能輸入進(jìn)去，實(shí)在是很簡(jiǎn)單。PSDsoft Express軟件可以從本公司的網(wǎng)站免費得到。
　　訪(fǎng)問(wèn)閃速存儲器的兩個(gè)方法
　在加上電源之後以及在其他的時(shí)候，DSP是由外面的引導存儲器、用字節直接存儲器存取，簡(jiǎn)稱(chēng)BDMA（Byte Direct Memory Access）方法把數據裝到內部的SRAM中。BDMA很快地讀取外部閃速存儲器很大區塊中的數據，并把它們寫(xiě)到SRAM中。就把數據寫(xiě)到閃速存儲器而言，BDMA并不是效率最好的方法。因為閃速存儲是一次寫(xiě)入一個(gè)字節，而不是把整塊數據寫(xiě)進(jìn)去。除了BDMA之外，DSM2180F3還可以用另外一種方法進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。閃速存儲器可以作為外部數據覆蓋存儲器（Data Overlay Memory）來(lái)訪(fǎng)問(wèn)，一次一個(gè)字節，對於閃速存儲器的編程，這是很完美的。用這個(gè)方法，DSP能夠很快地從使用BDMA的閃速存儲器讀取大塊的代碼或者數據。而且也可以高效率地把數據寫(xiě)到作為外部數據覆蓋存儲器的閃速存儲器中去。如果用標準的商用閃速存儲器，則需要另外的邏輯電路，并且要花大力氣來(lái)作設計才能達到同樣的靈活性。
　　保護內容的安全
　　有兩個(gè)方法可以用來(lái)保護存儲器中內容的安全。一個(gè)是用一個(gè)安全位來(lái)保護，另一個(gè)方法是段保護的方法。
　　安全位是非易失可編程位，它堵塞器件編程器和讀取器對存儲器的訪(fǎng)問(wèn)，保護器件防止未經(jīng)授權而進(jìn)行讀出以及復制閃速存儲器的內容，或者對閃速存儲器的內容和PLD公式進(jìn)行編程。只有在擦除了整個(gè)芯片，安全位才會(huì )失去保護作用。但是在此以後可以重新編程。DSP總是可以訪(fǎng)問(wèn)閃速存儲器，即使是器件己經(jīng)受到保護。此外，閃速存儲器有8個(gè)區段，每個(gè)區段可以分別地保護起來(lái)防止意外地進(jìn)行寫(xiě)入。對於保護引導程序，這是很理想的。
　　功耗小
　　閃速存儲器是用零功率技術(shù)制造的，在兩次訪(fǎng)問(wèn)之間的時(shí)間里，它自動(dòng)地把電流降低到待機電流。PLD也屬於零功率器件，其中的功率管理單元能夠控制PLD的速度因而降低消耗的電流。在運行時(shí)，PLD中的功率管理單元是由DSP來(lái)控制的。工作電壓為5V的器件在待機時(shí)的電流只有75μA；而工作電壓為3V的器件在待機時(shí)的電流為25μA，因而對於用電池供電的應用，這是很理想的。