幾種DSP與外接存儲器的連接方法

1 引言

存儲器接口分為ROM接口和RAM接口兩種。ROM包括EPROM和FLASH，而RAM主要是指SRAM。TMS320C5409具有32K字的片內RAM和16K字的掩膜ROM。但是在DSP應用的很多場合，尤其是帶信號存儲的DSP應用來說，TMS320C5409的片內存儲資源是遠遠不夠用的。因此，設計一個TMS320C5409硬件系統一般應該包括其與EPROM/FLASH和SRAM的接口設計，以存放程序和數據。本文介紹TMS320C5409與存儲器的接口設計方案。

2 DSP與SRAM的接口設計

除了內部32k字RAM和16K字ROM之外,TMS320C5409還可以擴展外部存儲器。其中,數據總空間總共為64k字（0000H～FFFFH）,I/O空間為64K字（0000H～FFFFH），程序空間為8M。8M的程序空間的尋址是通過額外的7根地址線（A16～A22）實現的,由XPC寄存器控制。根據程序和數據的空間配置,擴展的方法主要有3種。

2.1 分開的程序和數據空間配置

這種方案是采用外接一個128k×16位的RAM，將程序區和數據區分開，如圖1所示。采用程序選通線接外部RAM的A16地址線實現，因此，程序區為RAM的前64k字（0000H～FFFFH），數據區為RAM的后64k字（10000H～1FFFFH）。對DSP而言，程序區和數據區的地址范圍均為0000H～FFFFH。
采用這種配置方法需要注意：如果內部RAM設置為有效，則相同地址的外部RAM自動無效；當外部RAM不能全速運行時，需要根據速度設置插入等待狀態（設置SWWSR）。

2.2 混合的程序和數據空間配置

這種方案是令OVLY=1，此時內部RAM既是數據區也是程序區。這樣設置的優點是程序可以在內部全速運行，缺點是由于程序和數據是共用的，因此存儲區就變小了。此外，在鏈接時必須將程序和數據分開，以避免重疊。
這種配置方法如圖2所示。將和信號接至一與非門，形成PDS信號，這個信號不論是有效還是有效都呈現有效（高電平），將這個信號經反向用作片選信號，就可以保證外部RAM既作為程序區也作為數據區。

圖1 分開的數據和程序空間配置

圖2 混合的數據和程序空間配置

2.3 優化的混合程序和數據空間配置

圖3所示為一種優化的混合程序和數據區外接RAM的方法。這種配置方法省去了DSP的A15地址線，將RAM分成32k字長的塊。采用這種方法后，可充分利用外接的RAM，不會因內部RAM和外部RAM的地址重疊而造成外部RAM的浪費。

圖3 優化的混合數據和程序空間配置

由于外部擴展的空間很大，因此DSP程序區另外的地址空間也能訪問到外部RAM。這種優化的外部RAM配置方法，使得在使用DSP的內部RAM的情況下，能夠充分利用外部擴展RAM。

圖4 DSP與FLASH的接口

3 DSP與FLASH的接口設計

圖4為DSP與FLASH的一種接口配置。圖中FLASH采用Silicon Storage 公司的新一代256K×16位CMOS FLASH Memory產品SST39VF400A作為DSP的外部數據存儲器，地址總線和數據總線接至DSP的外部總線，接至DSP的。DSP上的XF引腳用于啟動編程。當XF為低時，FLASH處于讀狀態；當XF為高時，FLASH可擦或編程。為了滿足SST39VF400A的時序要求，XF與相“或”后接至，引腳與相“或”后接至。

4 FLASH的擦寫

4.1 片外FLASH擦寫原理

在實際應用中，選擇的片外存儲器通常是片外的RAM或FLASH Memory。但是，由于RAM中數據掉電即丟失，不適合長期保存數據，因此當需要保存到片外存儲器的是一些無需頻繁讀/寫但需要長期保存的數據時，如字模數據、端口地址等，通常選擇使用片外的FLASH擴展DSP芯片的存儲器空間。但是，使用片外的FLASH必須要解決對其的擦寫問題。
在實際應用中，對FLASH的擦寫主要有兩種方式：一是使用通用編程器對FLASH芯片進行擦寫；二是直接由DSP對FLASH進行擦寫。這里介紹一種利用存儲器映射技術，通過對DSP芯片編程實現片外FLASH擦寫的方法。
CCS5000 IDE是TI公司專為TMS320C5409設計的開發平臺，該平臺具有簡單明了的圖形用戶界面和豐富的軟件開發工具。利用GPIO0口可以生成合適的片外FLASH和片內RAM片選信號，從而實現片外FLASH和片內RAM訪問的切換，在電路上可以將GPIO0信號與數據選擇信號或程序選擇信號相“或”實現。

4.2 片外FLASH擦寫流程

編寫FLASH擦寫程序的流程圖如圖5所示。

圖5 FLASH擦寫程序流程圖

（1）將character[180][32]設置為全局變量。
（2）將程序編譯下載到DSP芯片中，打開工程目錄中output文件夾中的.map文件，
找到character數組在RAM中存放的起始地址和長度。
（3）使用Save Memory命令將RAM中對應于character數組的地址段的數據以二進制形式保存在計算機上。
（4）打開FLASH擦寫程序，修改數據在片內RAM中存儲的起始地址和FLASH擦寫的起始地址和數據長度，編譯下載后，單步執行，直到擦寫完FLASH，并將地址映射方式設置為映射到片內RAM處，數據便寫到片外FLASH的相應地址中。
這一種通過地址映射方式的方法可適用于多種場合，針對多個FLASH芯片使用多個GPIO端口進行地址的擴展，即可實現對其進行擦寫操作；若將部分擦寫程序放置到片外FLASH中并作相應設置，即可實現系統得自舉運行。

5 Bootload的設計

BootLoader是嵌入式系統加電后在操作系統內核運行之前運行的第一段代碼。BootLoader用于初始化硬件設備、建立內存空間的映射圖，從而將系統的軟硬件環境帶到一個合適的狀態，以便為最終調用操作系統內核準備好正確的環境。通常，Boot Loader是嚴重地依賴于硬件而實現的，特別是在嵌入式世界。因此，在嵌入式世界里建立一個通用的Boot Loader幾乎是不可能的。BootLoader一般它只在系統啟動時非常短的時間內運行。對于嵌入式系統來說，這是至關重要的一步。
TMS320C54x內部具有16K×16位的掩模ROM，其內部具有Bootloader程序，工作在微計算機方式下可以啟動ROM中的引導程序，將用戶程序從EPROM（FLASH）、串行口、I/O口或HPI口引導到內部RAM或外部的高速SRAM中全速運行。 TMS320C5409硬件復位后采樣引腳如果為低，則DSP從FF80H開始執行片內的引導程序，FF80H包含一條跳轉到Bootloader程序的語句，Bootloader程序將用戶程序下載到RAM中運行。在硬件復位期間，如果TMS320C5409的為高電平，則從片外的0FF80H開始執行程序。選擇過程如圖6所示。

圖6 自舉加載方式的選擇過程

6 結束語

實踐證明，在DSP的使用中，以上介紹的DSP與其外圍存儲器的接口設計是切實可行的。