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CF卡與雙核DSP的實現(xiàn)
摘要:介紹了目前PC機中最為流行的硬盤接口技術和磁盤文件管理系統(tǒng),并在此基礎上實現(xiàn)了雙核TMS320VC5421與CompactFlash存儲卡的接口,解決了嵌入式系統(tǒng)普遍存在的數(shù)據(jù)空間狹小的問題。目前,許多工業(yè)檢測系統(tǒng)要求其前端設備能實時采集大量數(shù)據(jù),有些系統(tǒng)甚至還要求其前端設備能夠完成實時的數(shù)據(jù)處理。因此一般工業(yè)檢測系統(tǒng)將其前端嵌入式系統(tǒng)與一臺PC機相連或其前端設備就是一臺PC機,再通過網(wǎng)絡將采集到的數(shù)據(jù)傳遞給主控制系統(tǒng)。這類工業(yè)檢測系統(tǒng)體積較大且對外部的環(huán)境要求高。
本文實現(xiàn)了TMS320VC5421與CompactFlash存儲卡(以下簡稱CF卡)的接口。利用DSP的高速數(shù)字信號處理能力可完成數(shù)據(jù)的實時采集和處理;利用CF卡的容量大、非易失性和即插即用的特性可完成數(shù)據(jù)保存和傳輸。因此TMS320VC5401與CF卡的接口在工業(yè)檢測前端系統(tǒng)的應用中有很好的前景。
1 TMS320VC5421芯片介紹
數(shù)字信號處理器(DSP)是數(shù)字信號處理理論與超大規(guī)模集成電路(VLSI)技術融合的結晶。TMS320VC5421更是定點系列DSP中的佼佼者。其系統(tǒng)框架如圖1所示。
TMS320VC5421有4個主要特點:
(1)TMS320VC5421包含兩個獨立的DSP子系統(tǒng)。每個子系統(tǒng)都有獨立的程序空間、數(shù)據(jù)空間和I/O空間,且每個子系統(tǒng)分別具有片內4套總線即4條地址總線、4條數(shù)據(jù)總線(3種數(shù)據(jù)總線用來訪問片內數(shù)據(jù)空間,1條數(shù)據(jù)總線用來訪問程序空間)和2個地址發(fā)生輔助寄存器來實現(xiàn)并行運算和并行存儲功能,提高CPU的運算效率。
(2)TMS320VC5421的每一個子系統(tǒng)都有6個獨立的DMA通道,且可對每個DMA通道進行獨立編程。TMS320VC5421的兩個子系統(tǒng)的所有程序空間、數(shù)據(jù)空間和I/O空間都在每個DMA通道的尋址范圍內。
(3)TMS320VC5421的工作頻率最高可達到100MIPS,且兩個子系統(tǒng)的工作時鐘統(tǒng)一由子系統(tǒng)A控制。
(4)TMS320VC5421的兩個子系統(tǒng)之間同步信號可以由IPIRQ中斷提供。
TMS320VC5421有3種方式實現(xiàn)不同子系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸:
(1)將數(shù)據(jù)存放在兩個子系統(tǒng)共享的128KB程序空間中,由共享的128KB程序空間實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞。
(2)將數(shù)據(jù)存放在與兩個系統(tǒng)分別相連的16字的FIFO中,由FIFO實現(xiàn)兩個子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳遞。
(3)通過DMA將數(shù)據(jù)傳輸?shù)饺我庾酉到y(tǒng)的任意空間。
2 CompactFlash存儲卡產(chǎn)品介紹
CompactFlash技術是由CompactFlash協(xié)會(CFA)提出的一種與PC機的ATA接口標準兼容的新技術,它致力于開發(fā)一種先進的、速度快、容量大、體積小、質量輕、功耗低且可移動的數(shù)字信息存儲產(chǎn)品。
由圖2可知,CF卡包含兩個基本部分:片內的芯片控制器和片內的存儲模塊。片內的存儲模塊用來存儲數(shù)字信息,片內的芯片控制器用來實現(xiàn)與主機的接口及控制數(shù)據(jù)在存儲模塊中的傳輸。
2.1 CF卡控制器
CF卡控制器中包含兩組寄存器:命令寄存器和控制寄存器。命令寄存器用來接受命令和傳輸數(shù)據(jù);控制寄存器用作磁盤控制。這兩個寄存器組通過REG信號進行區(qū)分?刂萍拇嫫鹘M主要用于控制CF卡的工作方式;命令寄存器組被分配在與ATA標準兼容的地址空間。當CF卡工作在I/O方式下,命令寄存器組的地址空間為IF0H~1F7H和3F6H~3F7H;當CF卡工作在寄存器方式下,命令寄存器組的地址空間為1F0H~1FFH。
當CF卡工作在存儲器方式下,CF卡按照ATA標準以寄存器方式傳送數(shù)據(jù)、命令和地址。些寄存器除數(shù)據(jù)寄存器為16位外,其它寄存器均為8位。
數(shù)據(jù)寄存器(R/W):這是一個16位數(shù)據(jù)寄存器,用于對扇區(qū)的讀寫操作。主機通過該寄存器向CF卡卡控制器寫入或從CF卡控制寄存器讀出扇區(qū)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)。
錯誤寄存器(R)和特性寄存器(W):錯誤寄存器反映控制寄存器在診斷方式或操作方式下的錯誤原因。特性寄存器一般不使用。
扇區(qū)數(shù)寄存器(R/W):用來記錄讀、寫命令的扇區(qū)數(shù)目。
扇區(qū)號寄存器(R/W):用來記錄讀、寫和校驗命令指定的起始扇區(qū)號。
柱面號寄存器(R/W):用來記錄讀、寫、校驗和尋址命令指定的柱面號。
驅動器/磁頭寄存器(R/W):記錄讀、寫、校驗和尋道命令指定的驅動器號、磁頭號和尋址方式(CHS模式或LBA模式)。
狀態(tài)寄存器(R)和命令寄存器(W):狀態(tài)寄存器反映CF卡驅動器執(zhí)行命令后的狀態(tài),讀該寄存器要清除中斷請求信號。命令寄存器接收主機發(fā)送的CF卡工作的命令控制字[1]。
2.2 CF卡的編址方式
CF卡的扇區(qū)尋址有兩種方式:物理尋址方式(CHS)和邏輯尋址方式(LBA)。物理尋址方式使用柱面、磁頭和扇區(qū)號表示一個特定的扇區(qū)。起始扇區(qū)是0磁道、0磁頭、1扇區(qū),接下來是2扇區(qū),一直到EOF扇區(qū);接下來是同一柱面1頭、1扇區(qū)等。邏輯尋址方式將整個CF卡同一尋址。邏輯塊地址和物理地址的關系為:
LBA地址=(柱面號×磁頭數(shù) 磁頭號) ×扇區(qū)數(shù) 扇區(qū)數(shù)-1
采用邏輯尋址方式,沒有磁頭和磁道的轉換操作,因此在訪問連續(xù)扇區(qū)時,操作速度比物理尋址方式塊。
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