基于EMIF接口的DSP控制系统设计.doc

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1、基于EMIF接口的DSP控制系统设计　　摘要：提出一种DSP通过EMIF接口控制复杂系统的方案。通过将DSP芯片连接多片FPGA，并利用FPGA与各种外部芯片连接，使得DSP通过EMIF接口就能控制各种芯片，实现复杂系统的控制。这样节省DSP的引脚资源，使DSP的运算功能得以更充分的发挥。　　　　1引言　　随着信息技术的发展，数字信号处理技术成为数字化社会最重要的技术之一。由于数字信号处理器（DSP）速度快，稳定性高，功耗小，近些年来在通信、图像处理、自动控制等领域中得到了广泛的应用。其中，美国德州仪器公司（TI）的TMS320系列DSP占据了世界DSP市场的主要份额，

2、TI也因此成为了世界上最大的DSP制造商。本系统采用了TMS320C6722浮点型DSP芯片。　　EMIF接口（ExternalMemoryInterface）是TMS320系列DSP上具有的一种高速接口，其设计初衷是实现DSP与不同类型的外部扩展存储器（如SDRAM，FLASH等）之间的高速连接。在当前的一些应用中，为了更充分的应用DSP的运算能力，扩展其引脚资源，工程师们常用EMIF接口连接FPGA，再通过FPGA与多种外部设备相连。这样，FPGA成为了一个中转站，各种数字芯片的数据都可以通过FPGA传输至DSP.对于更加复杂的系统，当一块FPGA芯片的引脚资源都被

3、用尽时，可以在DSP的EMIF接口上连接多块FPGA芯片，再将功能各异的芯片连接至FPGA.这样，DSP芯片仅通过EMIF接口就能实现对复杂系统的控制。　　　　2基于EMIF接口的DSP+FPGA系统实现　　　　2.1系统架构　　　　图1是本人所使用的系统，DSP芯片通过EMIF接口连接了2片FPGA，其中EP2C8F256I8主要负责DSP核心处理所需数据的交换，连接了FLASH芯片，SDRAM芯片，A/D芯片。另一块FPGA芯片EP2C8F144I8负责与外部通信，连接了USB接口芯片，I2C通信芯片和CAN总线通信芯片。　　TMS320C6722型DSP的EMIF

4、接口设计初衷是与外部扩展存储器连接，EMIF接口有两种工作方式：SDRAM工作模式与异步工作模式。SDRAM工作模式是专为SDRAM设计的同步工作模式，EMIF接口能自动给SDRAM进行刷新；异步工作模式是与SRAM、FLASH等异步器件工作时采用的模式。在本系　　　　图2所示是DSP与一片FPGA的接口连接图，DSP与多片FPGA连接时，接口可以按图的方式复用，TMS320C6722型DSP的EMIF接口有14根地址线，与不同FPGA进行通信时，要使用不同的地址。　　　　2.2DSP与FPGA通信时序　　　　2.2.1异步读操作　　DSP发出对FPGA的读申请时，就会

5、进行异步读操作。当读操作不能在外部器件的一个访问周期内完成时，EMIF就会进行多个周期的操作，直到完成整个申请。　　　　一个EMIF读操作分为建立时间、触发时间和保持时间三部分。在建立时间开始时，EM_CS［2］片选信号拉低，同时地址线EM_A与EM_BA给出所读取数据的地址。触发时间开始时，EM_OE信号拉低，同时FPGA在EM_D信号线上传输数据，DSP将在触发时间的最后一个时钟处对数据采样。保持时间中EM_OE信号将拉高，并在保持时间结束后，EM_CS［2］信号拉高。在整个周期中EM_WE_DQM、EM_WE、EM_RW信号始终为高电平。　　　　2.2.2异步写操

6、作　　DSP发出对FPGA的写申请时，就会进行异步写操作。当写操作不能在外部器件的一个访问周期内完成时，EMIF就会进行多个周期的操作，直到完成整个申请。　　　　类似于读操作，EMIF写操作分为建立时间、触发时间和保持时间三部分。在建立时间开始时，EM_CS［2］片选信号拉低，EM_RW信号拉低，同时地址线EM_A与EM_BA给出所读取数据的地址，数据线EM_D给出需要写入FPGA的数据。触发时间开始时，EM_WE信号拉低，EM_WE_DMQ信号给出字节使能信号。保持时间开始时EM_WE_DMQ信号与EM_WE信号拉高，并在保持时间结束后，EM_CS［2］信号与EM_R

7、W信号拉高。在整个写操作周期中EM_OE信号始终为高电平。　　DSP通过配置EMIF接口的寄存器来实现上述时序，FPGA可采用IP核来实现EMIF协议，不同的FPGA芯片要采用不同的地址。　　3系统BOOT方法　　TMS320C6722型DSP的内部没有可写的ROM，DSP的程序必须存放在外部器件中，DSP芯片上电后必须首先从外部芯片下载程序。本款DSP可以通过SPI总线启动、通过I2C总线启动和通过EMIF接口启动。这几种Boot方式和对应的引脚配置如表1所示，在本系统中，EMIF接口除了实现通常的数据交换，还兼任带动DSP启动的功能。