针对DSP应用设计的系统存储器

 

　摘要
　　在使用数字信号处理器（DSP）的内嵌式设计中，DSP是从它内部的高速存储器中把应用程序取出来来执行。这个存储器通常是SRAM。然而，SRAM属於易失性存储器，所以需要用一只放在外面的非易失性存储器存放应用程序，在接通电源时，并在以後调用程序时，把应用程序装到内部的SRAM中。
　　DSP系统存储器（DSM）是针对使用DSP的嵌入式设计而推出的系统存储器解决方案，其中集成了系统内可编程的闪速存储器、可编程逻辑、通用I/O端口。DSP系统存储器与普通的闪速存储器不同，它不只是起“引导程序”存储器的作用，与普通的闪速存储器件相比，它上升了一个台阶。本文扼要介绍DSM存储器的功能和开发工具。
　　在使用数字信号处理器（DSP）的内嵌式设计中，DSP是从它内部的高速存储器中把应用程序取出来来执行。这个存储器通常是SRAM。然而，SRAM属於易失性存储器，所以需要用一只放在外面的非易失性存储器存放应用程序，在接通电源时，并在以後调用程序时，把应用程序装到内部的SRAM中。

　　DSP系统存储器（DSM）是针对使用DSP的嵌入式设计而推出的系统存储器解决方案，其中集成了系统内可编程的闪速存储器、可编程逻辑、通用I/O端口。DSP系统存储器与普通的闪速存储器不同，它不只是起“引导程序”存储器的作用，与普通的闪速存储器件相比，它上升了一个台阶。使用DSP系统存储器的的DSP系统如图1所示。
　　图1　使用DSP系统存储器（DSM）的DSP系统。
　　DSP系统存储器用起来既简单又灵活，它为系统设计人员提供了一个一揽子的系统存储器解决方案。这个解决方案能够有效地缩短产品上市时间，并降低整个系统的成本。DSM2180F3是针对Analog Devices 的ADSP218x系列16位数字信号处理器而设计的。这个高集成度的闪速存储器解决方案是意法半导体和Analog Devices两家公司合作取得的新成果。如果DSP系统使用这个解决方案，在制造期间，可以先把器件装到电路板上，然後通过JTAG很快地进行系统内编程，也可以在应用现埸由DSP本身高效率地在现场进行编程。这个器件中包含可编程逻辑电路，有更多的I/O，它们都集成在一块芯片上。
　　JTAG ISP
　　完全空白的DSM2180F3器件在焊接到电路板上之後10秒至20秒，就可以对它编程，不需要DSP参与，同样也不需要插座，标号或者预先编程好的器件。意法半导体的FlashLINK JTAG　ISP编程器能够与任何电脑或者笔记本电脑都配合使用（图3）。能够有效地降低工程开发时间，因而可以节省成本，又进一步降低了制造的成本。
　　图2 FlashLINK JTAG　ISP编程器能够与任何电脑或者笔记本电脑都配合使用。
　　在普通的制造过程中有很多道工序，其中包括：预测每一种型号整机产品的数量，预先编程，在逻辑器件和闪速存储器上加标志，组装电路板以及测试（其中包括装有预先经过编程的器件的插座），然後运送给客户或者存放到货仓中。然而，利用JTAG ISP，可以先把所有的电路板都制造出来，其中没有插座，也不必专门进行配置。编程是在生产线的最後阶段进行的，先是测试程序，然後是应用程序以满足客户的要求。不需要预测整机产品的数量，也不需要存货。在最後一刻还可以修改，而且很容易做到。
　　也可以用JTAG ISP的方法进行现埸更新，不必把把产品拆卸下来，不必把存储器和逻辑器件拿下来，更换新的。
　　16个I/O引脚
　　在DSP中，I/O引脚的数量一般是不够的。ASP-218x最多只有11个I/O。DSM2180F3增加了16个I/O引脚。因此可以控制更多的外围部件，同时不需要增加芯片，也不必另外用一只微控制器来处理I/O。这些I/O很灵活，可以由DSP程序来控制，也可以直接由PLD逻辑电路来控制。
　　通用PLD
DSM存储器中有两种PLD：通用PLD和CPLD。利用DSM2180F3中的通用PLD，可以设计状态机、选片功能、连接逻辑、计数器、延时器等等。CPLD有16个输入宏单元和16个输出宏单元，可以用它们实现系统逻辑功能，例如计数器、移位寄存器，或者对进到芯片的信号进行取样，或者去掉信号（例如噪杂的键盘输入）中的抖动或者反跳。由於芯片上有PLD，就不必使用那些接在外面的小型逻辑器件，并且可以取代PLD（22V10）、PAL（20L8）、74XX系列逻辑器件（74HC374）等芯片。用PSDsoft Express软件开发工具，只要进行点击就可以把逻辑功能输入进去，实在是很简单。PSDsoft Express软件可以从本公司的网站免费得到。
　　访问闪速存储器的两个方法
　在加上电源之後以及在其他的时候，DSP是由外面的引导存储器、用字节直接存储器存取，简称BDMA（Byte Direct Memory Access）方法把数据装到内部的SRAM中。BDMA很快地读取外部闪速存储器很大区块中的数据，并把它们写到SRAM中。就把数据写到闪速存储器而言，BDMA并不是效率最好的方法。因为闪速存储是一次写入一个字节，而不是把整块数据写进去。除了BDMA之外，DSM2180F3还可以用另外一种方法进行访问。闪速存储器可以作为外部数据覆盖存储器（Data Overlay Memory）来访问，一次一个字节，对於闪速存储器的编程，这是很完美的。用这个方法，DSP能够很快地从使用BDMA的闪速存储器读取大块的代码或者数据。而且也可以高效率地把数据写到作为外部数据覆盖存储器的闪速存储器中去。如果用标准的商用闪速存储器，则需要另外的逻辑电路，并且要花大力气来作设计才能达到同样的灵活性。
　　保护内容的安全
　　有两个方法可以用来保护存储器中内容的安全。一个是用一个安全位来保护，另一个方法是段保护的方法。
　　安全位是非易失可编程位，它堵塞器件编程器和读取器对存储器的访问，保护器件防止未经授权而进行读出以及复制闪速存储器的内容，或者对闪速存储器的内容和PLD公式进行编程。只有在擦除了整个芯片，安全位才会失去保护作用。但是在此以後可以重新编程。DSP总是可以访问闪速存储器，即使是器件己经受到保护。此外，闪速存储器有8个区段，每个区段可以分别地保护起来防止意外地进行写入。对於保护引导程序，这是很理想的。
　　功耗小
　　闪速存储器是用零功率技术制造的，在两次访问之间的时间里，它自动地把电流降低到待机电流。PLD也属於零功率器件，其中的功率管理单元能够控制PLD的速度因而降低消耗的电流。在运行时，PLD中的功率管理单元是由DSP来控制的。工作电压为5V的器件在待机时的电流只有75μA；而工作电压为3V的器件在待机时的电流为25μA，因而对於用电池供电的应用，这是很理想的。