1、2006年第1期信息技術 Informa tion Technology 中圖分類號:TP333.2 文獻標識碼:B 文章編號:1009-2552(200601-0037-03TMS320C6711和外部存儲器接口的設計段榮行,王 平(南昌大學信息工程學院,南昌330029摘 要:DSP和外部存儲器接口是TI公司的DSP系統設計中的重要環節。介紹了TMS320C6711外部擴展存儲器接口設計,文中以Hynix公司的SDRAM存儲器(HY57V653220B為例,給出了具體的接口電路和相關寄存器的配置方法,并給出了EMIF初始化的程序源代碼。關鍵詞:數字信號處理器;存儲器接口;同步動態存儲器;寄

2、存器Design of TMS320C6711external memory interfaceDUAN Rong-xing,WANG Ping(School of Information Engineering,Nanchang University,Nanchang330029,China Abstract:Memory interface is a very important link in the DSP syste m design of TI c ompany.This paper de-scribes the design of TMS320C6711external memo

3、ry interface,and presents a specific interface circuit,the registers configuration and corresponding code of E MIF initialization on the HY57V653220B platform,which is Hynix company s SDRAM me mory.Key w ords:DSP;EMIF;SDRAM;register數字信號處理器芯片自20世紀80年代初誕生以來,在短短十多年時間里得到了飛速發展。隨著數字信號處理器芯片性價比和開發手段的不斷提高,它在

4、社會生活的各個領域得到廣泛應用,已成為通信、計算機和圖像處理的基礎器件。由于DSP內部存儲器容量比較小,但有時又必須要保存大量的數據,所以在進行DSP系統開發時,一個必不可少的環節就DSP和外部存儲器接口的設計。本文主要敘述了TMS320C6711DSP外部擴展存儲器的接口設計,首先簡要地介紹了TMS320C6711外部存儲器接口(EMIF,接著介紹了Hynix公司的存儲器HY57V653220B,并給出了TMS320C6711和它接口的具體電路,最后是E MIF寄存器的配置。1 TMS320C6711簡介1.1 TMS320C6711TMS320C6711(以下簡稱C6711是美國TI公司的

5、高速浮點DSP芯片,主頻為150MHz,最高能達到900MFLOPS的峰值運算能力。由C PU內核、片內外設和存儲器三大部分組成。處理單元采用高性能、先進的Veloci T I TM結構,每時鐘周期八個功能單元可并行工作3,廣泛應用于實時圖像處理。C6711采用兩級緩存的存儲器結構,L1包括4kbyte的程序存儲器和4kbyte的數據存儲器;L2為64kbyte的RAM,可用來存儲數據,由于L2容量不能滿足圖像處理的需要,故需擴展外部存儲器。1.2 E MIF簡介C6711具有靈活的對外接口能力,為系統硬件設計帶來極大的方便。C6711訪問片外存儲器時必須通過外部存儲器接口。EMIF具有很強的

6、接口能力,不僅具有很高的數據吞吐率(最高達1200MB s而且還可以與目前幾乎所有類型的存儲器直接接口4。這些存儲器包括:pipeline結構的同步突發靜態RAM;同步動態RAM;異步器件,包括RAM,ROM和Flash;外部共享存儲空間的設備。收稿日期:2005-07-29作者簡介:段榮行,男,同濟大學信號與信息處理碩士畢業,現在南昌大學信息工程學院從事數字信號處理和數字圖像處理方面的研究,已發表論文十余篇。371.3 E MI F 接口信號 C6711的EMIF 接口信號如圖1所示。其主要特點是:系統需要為C6711提供一個外部時鐘。該外部時鐘由ECLKI N 輸入后會產生EMIF 接口的

7、時鐘信號,為了簡單起見可以直接利用C6711的C LK -OUT2,速度為DSP 主頻的一半,但這樣會影響存儲器訪問速度,為了達到最佳的訪問速度,利用外圍電路產生100MHz 時鐘送入到ECLKI N;SBSRAM 接口、SDRAM 接口和異步接口的信號合并復用,由于不需要進行后臺刷新,系統中允許同時具有這三種類型的存儲器。CE 空間支持所有的三種存儲器接口;同步存儲器接口提供4Word 突發訪問模式;SDRAM 接口更靈活,支持更廣泛的SDRAM 配置;取消了SDA10信號,由E A12信號完成原來SDA10信號的功能。 圖1 EMIF 接口信號2 SDRAM 存儲器簡介SDRAM 是一種動

8、態存儲器,在圖像處理等需要大容量存儲器的應用場合可以提供非常高的性價比。本文采用Hynix 公司的存儲器HY57V653220B,它的容量為64Mbit,結構為4Bank 512k 32Bit,速度為166MHz,所有輸入和輸出引腳都和LVTTL 電平兼容6。由于芯片內部數據通道采用流水線使得它可以獲得很高的帶寬,而且可以對流水線的長度及連續讀寫的時鐘周期數進行編程,所以它非常適合于寬數據接口和高帶寬的應用場合。3 硬件接口設計C6711EMIF 可以與大部分SDRAM 芯片實現無縫接口,可以很方便的使用大容量的SDRAM 。C6711通過配置E MI F 的寄存器,可使用8bit,16bit

9、 及32bit 寬度的SDRAM,最大直接尋址空間為128MB yte,通過外部邏輯電路可以訪問256MB yte 的空間。系統采用的HY57V653220B 可以與C6711直接接口,無須其他的邏輯電路。HY57V653220B 所用的時鐘是和C6711內部時鐘獨立的ECLKOUT,頻率為100MHz,映射在E MIF 的CE0空間。接口電路如下圖2所示。圖2 EMIF 與HY57V653220B 的接口電路由于TSOP-II 封裝的64Mbit SDRAM 和128Mbit SDRAM 絕大多數引腳定義相同,有所不同的就是行地址(ro w address 的寬度(64Mbit 為A0A10

10、,128Mbit 為A0A11,在128Mbit SDRAM 的A11對應64Mbit SDRAM 的NC 。故只要對地址總線做一點修改就可以用128Mbit 的SDRAM 代換64Mbit 的SDRAM,替代時,只需將原先的EA13接SDRAM 的A11腳,EA14和E A15分別接B A0,BA1(即A12,A13即可,這樣有利于存儲器容量的升級。值得注意的是:B A0和B A1一定要和E MI F 的高位地址線連接。4 軟件設計4.1 E MIF 控制寄存器E MIF 接口由一組存儲器映射的寄存器進行控制與維護,包括配置各個空間存儲器類型和設置讀寫時序等5。全局控制寄存器GBLC TL

11、完成對整個片外存儲空間的公共參數的設置,CE xC TL 空間控制寄存器分別控制相應存儲空間的存儲器類型和接口時序。另外3個SDRAM 寄存器負責控制所有屬于SDRAM 空間的存儲接口情況,所以如果有多個空間都配置為SDRAM 空間,它們選用器件時對時序的要求應當一致。C6711E MI F 和SDRAM 接口時需要正確配置以下五個寄存器:(1E MIF 全局控制寄存器。(2CE0空間寄存器:由于SDRAM 是動態存儲器,外部時鐘為ECLKOUT,所以只需配置CE0空間寄存器中字段MTYPE 。(3SDRAM 控制寄存器:用于控制C E 空間寄存器中定義的SDRAM 存儲器的參數。(4SDRA

12、M 時序寄存器:用于控制SDRAM 的刷新周期。當計數器為0時,它會自動重載成預置的值,然后從新開始計數。而且通過設置字段XRFR,38C6711可以控制刷新的次數。(5SDRAM擴展寄存器:可以對許多SDRAM的時序參數進行編程,正是由于這個可編程性,才使得C6711可以和許多SDRAM進行無縫接口。SDRAM 擴展寄存器對所有SDRAM存儲空間都適用,因此SDRAM時序參數設置必須全部相同,而且在設置這些參數時必須是以SDRAM中最壞的情況下進行設置,這樣才能保證系統可靠地工作。4.2 寄存器配置進行寄存器設置時假設系統的設置如下。SDRAM時鐘頻率為100MHz,即EC LKIN= EC

13、LKOUT=100MHz;tC YC=10ns;SDRAM映射在CE0空間,即SDRAM地址起始于0x80000000處;系統不用CLKOUT1和CLKOUT2時鐘信號。同時還要用到的芯片手冊參數如表1所示。表1 芯片手冊的參數表tRC=60ns tRP=20ns tRCD=20ns TCL=3cycles tRAS=50ns tRRD=20ns tWR=15ns Thzp=3c ycles (1E MIF全局控制寄存器由于SDRAM的時鐘來自ECLKOUT,和C LK-OUT1,CLKOUT2無關,所以E MIF控制寄存器的值為0x00003300。(2CE0空間控制寄存器CE0空間控制寄存

14、器主要是設置MTYPE的值,由參考文獻3可知,32Bit數據寬度的SDRAM對應的位段值為0011b,所以E MIF CE0空間控制寄存器的值為0xFFFF FF33。(3SDRAM控制寄存器SDRAM控制寄存器配置如表2所示。表2 SDRA M控制寄存器配置位名計算公式計算值推薦值TRC TRC=(tRC tCYC-1TRC=55TRP TRP=(tRP tCYC-1TRP=11TRCD TRCD=(tRCD tCYC-1TRCD=11此外,還有:I NIT=1;RE FN=1;SDCSZ=01b; SDRSZ=00b;SDBSZ=1。所以SDRAM控制寄存器的值為0x47115000。(4

15、SDRAM時序控制寄存器從HY57V653220B的datasheet可知,它在64ms 內刷新4096次,所以PERIOD=64ms 4096=0x61A, SDRAM時序控制寄存器的值為0x0000061A。(5SDRAM擴展寄存器同樣的方法可得SDRAM擴展寄存器的值為0x00054549。4.3 代碼編寫通過設置相應的寄存器,實現E MIF初始化。只要正確設置了寄存器的值,DSP才能訪問外部存儲器的數據,所以EMIF初始化應該放在DSP的裝載代碼里面。部分參考源程序如下:#define E MIF GCTL0x01800000;全局控制寄存器的地址#define E MIF CE00x

16、01800008;CE0空間控制寄存器的地址#define E MIF SDC TRL0x01800018;SDRAM控制寄存器的地址#define EMIF SDTIM0x0180001c;SDRAM時序控制寄存器的地址#define E MIF SDEXT0x01800020;SDRAM擴展寄存器的地址/*設置各寄存器的值*/*(unsigned volatile int*E MIF GCTL= 0x00003300;*(unsigned volatile int*EMIF CE0= 0xFFFFFF33;*(unsigned volatile int*E MIF SDCTRL= 0x47

17、115000;*(unsigned volatile int*E MIF SDTI M= 0x0000061A;*(unsigned volatile int*E MIF SDEXT= 0x00054549;5 結論該系統硬件經測試工作正常,軟件的配置經TI 公司提供的存儲器測試程序驗證無誤,并且為最佳讀寫速度方案。此外,文中提到的方法對其它DSP 擴展外部存儲器特別是TMS320C6000系列DSP接口設計具有重要參考意義。參考文獻:1 張雄偉,曹鐵勇.DSP芯片的原理與開發應用M.(第2版.北京:電子工業出版社,2001.2 李方慧,王飛,等.TMS320C6000系列D SPs原理和應用M.(第2版.北京:電子工業出版社,2003.3 TMS320C6711,Floating-Point Digital Signal ProcessorsM.T