定點(diǎn)DSP芯片TMS320F206主從系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

通過介紹一個(gè)基于定點(diǎn)DSP的主從系統(tǒng)，說明了定點(diǎn)DSP、80C196單片機(jī)和雙口RAM的使用，具有很高的參考價(jià)值。
??? 關(guān)鍵詞：DSP，主從系統(tǒng)，雙口RAM
　　
1　引　言
　　計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及和TMS320數(shù)字信號(hào)處理的出現(xiàn)，使實(shí)時(shí)控制領(lǐng)域有了重大突破，應(yīng)用面日益加寬。從市場(chǎng)上各種DSP產(chǎn)品來看，德克薩斯儀器公司（Texas Instruments，TI）的產(chǎn)品占據(jù)半壁江山，特別是TMS320系列，本文討論的TMS320F206就是這個(gè)系列中的定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理芯片。
　　DSP具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理功能，但其控制管理功能較弱，在許多應(yīng)用場(chǎng)合需要采用多個(gè)處理器才能滿足要求。通常的情況下，一枚DSP與一枚MCU構(gòu)成的主從系統(tǒng)是比較理想的組合，這種組合可以發(fā)揮DSP和MCU的優(yōu)勢(shì)。在DSP和MCU構(gòu)成的主從系統(tǒng)中，一般把MCU作為主機(jī)，DSP作為從機(jī)。設(shè)計(jì)主從系統(tǒng)的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)主從機(jī)之間的通信，通常采用共享存儲(chǔ)器方式。本文采用雙端口SRAM（靜態(tài)存儲(chǔ)器7C133－25）作為共享存儲(chǔ)器。
2　TMS320F206的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
　　TI公司的TMS320F206芯片采用靜態(tài)CMOS集成電路工藝制造，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建立在TMS320C20X芯片的基礎(chǔ)上，只需5V的低電壓就可運(yùn)行。它的先進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，片內(nèi)外設(shè)，片上內(nèi)存以及豐富的命令集使它的速度和可靠性大大提高。
　　TMS320F206的主要特點(diǎn)有：32Kbyte×16bit的FLASH EEPROM大大降低了開發(fā)成本；采用了100線TQFP的封裝技術(shù)；64Kbyte的程序存儲(chǔ)空間，64Kbyte的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間和64Kbyte的I／O空間，它們通過三條并行總線（PBA，DRAB，DWAB）獨(dú)立操作；可以同時(shí)訪問程序空間和數(shù)據(jù)空間，在一個(gè)指定機(jī)器周期內(nèi)，中央算術(shù)邏輯單元可執(zhí)行多達(dá)三次的并行存儲(chǔ)器操作；片上4．5Kbyte的RAM使得芯片可以實(shí)現(xiàn)快速的DSP計(jì)算，并能使大部分運(yùn)算在一個(gè)指令周期內(nèi)完成；豐富的指令集和靈活的尋址方式有四條流水線操作和九級(jí)中斷，且用戶可以屏蔽大多數(shù)中斷，可通過軟件的方式靈活控制。
3　80C196的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
　　80C196是Intel公司生產(chǎn)的MCS－96系列16位單片機(jī)，與MCS－51系列80C31 8位單片機(jī)相比，在運(yùn)行和計(jì)算速度上有了很大提高，可用于8位單片機(jī)解決不了的復(fù)雜系統(tǒng)。
　　其特點(diǎn)為：80C196 16位單片機(jī)采用的是寄存器－寄存器結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)總線是16位的，因此，80C196具有較高的操作速度和數(shù)據(jù)吞吐能力；80C196有一套效率高、執(zhí)行速度更快的指令系統(tǒng)，可對(duì)帶符號(hào)數(shù)和不帶符號(hào)數(shù)進(jìn)行操作；支持16位的運(yùn)算，大大提高了指令效率；還有符號(hào)擴(kuò)展、數(shù)據(jù)規(guī)格化（用于計(jì)算中）的指令；80C196集成了更為豐富的外設(shè)裝置，增加了一個(gè)外設(shè)事務(wù)服務(wù)器PTS，專門用于外設(shè)中斷事務(wù)，和普通中斷服務(wù)過程相比，PTS服務(wù)大大減少了中央處理器CPU（Central Processing Unit）的軟件開銷；80C196集成的A／D轉(zhuǎn)換器由模擬多路轉(zhuǎn)換開關(guān)，采樣保持電路，逐次逼近A／D轉(zhuǎn)換器，A／D命令結(jié)果寄存器和控制邏輯等組成。
4　7C133┐25雙口RAM的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
　　雙端口RAM具有兩組獨(dú)立的數(shù)據(jù)、地址和控制線，故稱為雙端口。對(duì)于任意的一個(gè)端口來說，都可以獨(dú)立地進(jìn)行操作，可以對(duì)同一個(gè)存儲(chǔ)器的任意單元獨(dú)立地進(jìn)行讀寫。外設(shè)向主機(jī)傳遞的數(shù)據(jù)可以通過一個(gè)端口送入緩沖區(qū)，而不直接立即傳遞給主機(jī)。當(dāng)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)量達(dá)到一定程度時(shí)，再讓主機(jī)將數(shù)據(jù)取走。主機(jī)不需要在取一個(gè)數(shù)據(jù)后等待外設(shè)送下一個(gè)數(shù)據(jù)，而是成批地取，從而可以有更多的時(shí)間處理其它的事件。常用的雙端口RAM是美國Cypress公司的CY7C系列，兩端口通過各自的控制信號(hào)、片選信號(hào)、輸出允許和讀寫控制使得兩端口可以像獨(dú)立的存儲(chǔ)器一樣使用。但有一個(gè)問題要注意，當(dāng)兩端口同時(shí)對(duì)同一存儲(chǔ)單元進(jìn)行訪問時(shí)容易出錯(cuò)。這時(shí)，一般采用兩種方法來避免錯(cuò)誤出現(xiàn)：一是監(jiān)測(cè)BUSY信號(hào)輸出，當(dāng)檢測(cè)到BUSY信號(hào)有效時(shí)，就說明有一端在訪問存儲(chǔ)單元，這時(shí)，另一端就應(yīng)該使訪問周期拉長，這是在硬件上解決的；另一種方法是在軟件上保證兩個(gè)端口不能同時(shí)訪問同一個(gè)單元，即，雙端口內(nèi)部進(jìn)行分塊。
5　硬件電路設(shè)計(jì)
　　本電路MCU采用單片機(jī)80C196作為主機(jī)，定點(diǎn)DSP芯片TMS320F206作為從機(jī)，利用雙口RAM芯片7C133－25處理左右兩側(cè)CPU之間的通信。首先，某一側(cè)CPU把信息存儲(chǔ)在雙口RAM的一個(gè)端口中，再由另一側(cè)的CPU在另一個(gè)端口中把信息取走。電路如圖1所示。
　　在雙側(cè)CPU同時(shí)訪問存儲(chǔ)器的同一個(gè)單元而出現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，7C133－25的內(nèi)部具有的仲裁電路將確定哪側(cè)的CPU可以訪問該單元，并同時(shí)通過BUSY信號(hào)來延緩另一側(cè)的CPU的訪問。在容許訪問的一側(cè)的CPU訪問結(jié)束后，被延緩的一側(cè)可以對(duì)該單元進(jìn)行訪問。

??? 主要程序清單如下：
　　（1）TMS320F206處理的數(shù)據(jù)結(jié)果（16位）存儲(chǔ)在雙口RAM中，代碼如下：
start：sacl 75h；把處理結(jié)果暫存在75h單元中
lar ar2，＃800ch；800Ch為雙口RAM的地址
mar＊，ar2
lacl75h；把75h中的內(nèi)容存入累加器ACC
sacl＊＋；結(jié)果存入雙口RAM的800cH，并且地址加
1sfr；把數(shù)據(jù)右移一位
sfr
sfr
sfr
sfr
sfr
sfr
sfr
sacl＊；結(jié)果存入雙口RAM的800dH
end；程序結(jié)束
　?。?）80C196接收TMS320F206存入雙口RAM中的數(shù)據(jù)處理結(jié)果，代碼如下：
LD AX，＃800ch；設(shè)置雙口RAM取數(shù)據(jù)地址
LD BX，＃75h；設(shè)置數(shù)據(jù)存放地址
LD EX，〔AX〕；讀取雙口RAM中的數(shù)據(jù)
ST EX，〔BX〕；把數(shù)據(jù)存入75h
6　結(jié)束語
　　定點(diǎn)DSP芯片TMS320F206主從系統(tǒng)采用DSP和MCU構(gòu)成，充分發(fā)揮了DSP和MCU兩者的優(yōu)勢(shì)。利用共享存儲(chǔ)器方式實(shí)現(xiàn)兩者的通信，接口簡(jiǎn)單，速度快。

1　張雄偉，曹鐵勇．DSP芯片的原理與開發(fā)應(yīng)用．第2版．北京：電子工業(yè)出版社，2000
2　王念旭．DSP基礎(chǔ)與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2000
3　金磐石，王永明．INTEL96系列單片微型機(jī)應(yīng)用詳解．北京：電子工業(yè)出版社，1992
4　胡乾斌，等．單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用．武漢：華中理工大學(xué)出版社，1997