多媒體視頻處理器TMS320C80是新一代的數(shù)字信號處理芯片，其內(nèi)部集成有四個DSP(PPs)和一個RISC主處理器(MP)，一個傳輸控制器(TC)，一個視頻控制器(VC)和50K字節(jié)的SRAM等資源。處理能力每秒達(dá)20億次操作(2BOPS)，具有高度并行性，高計(jì)算精度和通用性。該芯片可實(shí)時實(shí)現(xiàn)新一代的視頻壓縮和解壓縮，可廣泛應(yīng)用于會議電視，高速電信，多媒體，虛擬現(xiàn)實(shí)，保密，雷達(dá)和聲納處理等應(yīng)用場合，在軍事和民用方面有著廣闊的應(yīng)用前景。
　　由于C80的多處理器結(jié)構(gòu)，高速處理能力和全可編程性，使C80可以適應(yīng)主處理器或者協(xié)處理器等范圍廣泛的應(yīng)用系統(tǒng)要求。
　　C80應(yīng)用系統(tǒng)包括主處理器和與之相連的保證處理器能完成既定功能的外部器件，存儲器為重要的外部器件之一。由于C80沒有內(nèi)部ROM，系統(tǒng)的啟動靠加載在存儲器高端區(qū)的引導(dǎo)程序，使系統(tǒng)配置程序運(yùn)行，故在一個應(yīng)用系統(tǒng)中，EPROM必不可少。在程序調(diào)試和與主機(jī)的通信中，常常使用SRAM或者雙口RAM。雙口RAM由于有中斷接口，信號燈機(jī)制以及示忙電路，方便了C80與主機(jī)或者外設(shè)進(jìn)行的通信和數(shù)據(jù)交換；電路中使用高速SRAM芯片，起到補(bǔ)充C80片內(nèi)SRAM的作用，在程序調(diào)試過程中，可加載應(yīng)用程序在其中，使系統(tǒng)能夠全速運(yùn)行。DRAM與片內(nèi)快速RAM的組合即保證了系統(tǒng)的高性能，又減少了系統(tǒng)成本。對于不同的系統(tǒng)應(yīng)用，C80需要外接的存儲器也不同。本文對SRAM、雙口RAM、EPROM、DRAM等存儲器與C80的接口進(jìn)行了分析。
1 外部存儲器接口
1.1 接口概述
　　C80與外設(shè)的接口由傳輸控制器(TC)處理，TC通過外部存儲器接口訪問片外存儲器和外設(shè)。TC內(nèi)的一個狀態(tài)序列器產(chǎn)生與各種RAM和外設(shè)接口的周期控制信號，這些周期控制信號經(jīng)過外部邏輯器件譯碼生成訪問識別信息和存儲器訪問控制信號。訪問識別信息為AS，BS，CT，PS，UTIME等，它們輸入傳輸控制器用以配置外部存儲器訪問時序，使C80可動態(tài)地選擇存儲器類型，根據(jù)存儲器的速度選擇最佳訪問時序；存儲器訪問控制信號輸入外部存儲器控制端口，使C80能對外部存儲器進(jìn)行正確的操作。外部存儲器接口信號定義見參考文獻(xiàn)2。
　　C80與存儲器接口框圖如圖1所示。PLD為控制邏輯產(chǎn)生部分，產(chǎn)生C80需要的存儲器識別信號以及C80對存儲器的訪問控制信號?？偩€緩沖收發(fā)電路用于緩沖數(shù)據(jù)線，地址線和控制線，以及用于C80與5V外部器件的接口電平轉(zhuǎn)換(3.3V到5V)。存儲器電路包括SRAM，雙口RAM，DRAM，EPROM。

　　C80與存儲器接口可分為地址通道，數(shù)據(jù)通道和控制通道。地址通道由地址總線組成，根據(jù)AS值的不同，決定地址線連接方式。數(shù)據(jù)通道由數(shù)據(jù)總線組成，根據(jù)BS值的不同，決定數(shù)據(jù)總線寬度；系統(tǒng)啟動時，在系統(tǒng)復(fù)位信號的上升沿采樣UTIME信號，確定C80運(yùn)行時使用何種數(shù)據(jù)輸出模式，當(dāng)UTIME＝0時，工作于大端模式(Big_endian)，反之，工作于小端模式(Little_endian)。C80的數(shù)據(jù)輸出模式在下次系統(tǒng)復(fù)位前一直有效。數(shù)據(jù)總線和CAS信號對應(yīng)關(guān)系如表1。
　　控制通道由存儲器讀寫信號，選通信號以及C80訪問識別信息組成。C80端讀寫信號通過緩沖器與存儲器讀寫端口相連。為簡化接口邏輯，片選信號采用部分譯碼方式產(chǎn)生，僅對C80地址線高4位A[31：28]進(jìn)行譯碼。存儲器地址分配如表2所示。

?

　　C80訪問外部存儲器時，行時間狀態(tài)碼在列訪問期間將會改變；C80訪問DRAM時，由于地址總線復(fù)用，其最高位地址在列訪問時無效。故參與存儲器譯碼的地址信號和狀態(tài)信號必須用C80輸出的RL信號來鎖存，設(shè)鎖存后輸出的地址信號為LA[31：28]，鎖存后的狀態(tài)信號為LS[5：0]。
　　另外，由于C80并不是每次都輸出一個有用的地址(如刷新操作)，總線沖突有可能發(fā)生。因此，行時間狀態(tài)碼信號STATUS必須參與譯碼，用來指示C80的時序類型。故片選信號譯碼時需要加入下列信號：
　　！ENB＝！REF & !SDRAM_CYC(1)
　　這里：
　　REF＝！LS5 & ！LS4 & ！LS3&！LS2 & LS1 & ！LS0　　　″刷新周期
　　SDRAM_CYC＝！LS5 & ！LS4 & ！LS3 & ！LS2 & LS1 & LS0 #！LS5 & ！LS4 & LS3 & LS2 &！LS1 & !LS0　　″SDRAM周期
　　在行時間的r2狀態(tài)，C80采樣UTIME，如果UTIME＝0，C80在該頁工作于用戶定時方式。此時，RAS和CAS變化的方式改變。在每個列訪問的c1周期，RAS有一個周期的低電平，以表明每個列訪問的開始，CAS選通對整個尋址時間都有效。因此，在用戶定時方式，RAS參與片選信號譯碼。
1.2 存儲器接口電路設(shè)計(jì)
1.2.1 SRAM接口
　　如前述，CE譯碼由高位地址和狀態(tài)碼產(chǎn)生，如果UTIME＝0，為了保證TC輸出有效的數(shù)據(jù)，在寫周期，CE譯碼應(yīng)該加上RAS信號，以便對于不同的列訪問，CE信號有相應(yīng)的變化。CE譯碼如下：
　　！CEx＝!ENB & LA[31:28] & !RAS & !CASx & ! W# !ENB&LA[31:28] & !CASx & W　　(2)
　　C80的地址線，數(shù)據(jù)線，W信號經(jīng)過緩沖接于SRAM的相應(yīng)端口；SRAM端OE信號直接接地；經(jīng)過外部邏輯器件譯碼后生成的CEx信號送入SRAM的CE端。
1.2.2 雙口RAM接口
　　雙口RAM用來實(shí)現(xiàn)C80與主機(jī)或者外設(shè)的通信和數(shù)據(jù)交換。由于有中斷接口，信號燈機(jī)制以及示忙電路，故與C80的接口比較復(fù)雜。
　　C80的地址線，數(shù)據(jù)線，W信號經(jīng)過緩沖接于雙口RAM的相應(yīng)端口，其CE信號經(jīng)過外部邏輯器件產(chǎn)生，送入雙口RAM的CE端。對于16位存儲器，有高低字節(jié)選通信號UB，LB。根據(jù)C80輸出數(shù)據(jù)模式，緩沖后的CAS信號接UB，LB端。雙口兩邊有BUSY信號，中斷信號以及SEM信號。當(dāng)雙口兩邊器件同時訪問同一存儲單元時，示忙信號BUSY有效，表示有一個訪問沖突發(fā)生。當(dāng)一邊向雙口高端地址(FE和FF地址)寫入數(shù)據(jù)，另一邊的中斷信號有效時，向所連接的器件指示有消息需要傳遞。雙口的SEM信號與用戶軟件結(jié)合，可把雙口存儲空間最多劃分為8個部分。利用雙口RAM的中斷信號和SEM信號可大大提高C80與外設(shè)或主機(jī)的通信能力。由于SEM信號和CE信號利用同一套地址和數(shù)據(jù)線選通雙口RAM上的不同的地址空間，故兩個信號不能同時有效。當(dāng)CE信號有效時，C80對雙口進(jìn)行正常的讀寫操作；當(dāng)SEM信號有效時，利用雙口RAM低3位地址，可用于讀寫8個SEM空間。此時，只使用數(shù)據(jù)線D0。如果SEM空間寫入數(shù)據(jù)1(D0位)，讀出數(shù)據(jù)為1，表明申請存儲空間成功；否則，表明該存儲空間已被另一邊的器件占用。實(shí)現(xiàn)SEM信號有兩種方法，其一為當(dāng)需要對SEM空間訪問時，C80通過命令口使SEM信號置低，同時外部邏輯使CE信號無效，當(dāng)C80對雙口RAM空間訪問時，由于CE信號無效而SEM信號有效，C80能夠讀寫SEM空間的值。當(dāng)SEM信號無效時，進(jìn)行正常的雙口存儲空間訪問。雙口RAM譯碼邏輯方程如下(UTIME＝0)：
　??！DPRAM－CS ＝LA[31:28] & !ENB & !RAS & !W & SEMR # LA[31:28] & !ENB & W & SEMR　　(3)
　　其次，可利用系統(tǒng)高位地址譯碼選通SEM空間和雙口RAM空間。邏輯實(shí)現(xiàn)如下所示(UTIME＝0)：
　　!DPRAM－CS ＝LA[31:28] & !ENB & !RAS & !W # LA[31:28] & !ENB & W 　　(4)
　　!SEM＝LA[31:28] & !ENB　　　　(5)
1.2.3 EPROM接口
　　EPROM空間必須分配到C80地址空間的最高端，因?yàn)镸P復(fù)位時，從0XFFFF FFF8開始執(zhí)行程序。通常，這個地址上存儲一個帶有32位立即數(shù)的排空延遲槽的分支或跳轉(zhuǎn)指令，系統(tǒng)復(fù)位后，程序可轉(zhuǎn)移到所需的存儲空間繼續(xù)執(zhí)行。
　　EPROM的G端接相應(yīng)的CAS端。經(jīng)過緩沖后的地址線和數(shù)據(jù)線直接與EPROM的地址和數(shù)據(jù)端口相連，EPROM的輸出允許信號OE，由外部邏輯產(chǎn)生。OE譯碼如下：
　?。E＝LA[31:28] & !ENB　　(6)
1.2.4 DRAM接口
　　與以往DSP器件不同，C80可以不通過外部邏輯而直接支持對DRAM的訪問，故使得C80對DRAM的接口邏輯變得與訪問靜態(tài)存儲器一樣簡單。C80的W信號和CAS信號經(jīng)過緩沖后直接與DRAM相應(yīng)端口連接。C80的8個CAS信號用于選擇字節(jié)，對于64位的DRAM，C80的8個CAS信號全部有效，相應(yīng)地，C80邏輯地址的低3位不使用。DRAM模塊上的PD信號指示存儲器的大小和速度。通常，DRAM模塊由數(shù)片SIMM組成，對于4M×n組織的SIMM，查C80地址移位表，對應(yīng)的AS＝100，每個SIMM的最低位接C80的A14。使用16MB的SIMM時，C80的A14～A24與DRAM的地址線連接。當(dāng)C80訪問DRAM時或者C80對DRAM刷新時，DRAS信號有效。刷新時，對于比較大的存儲空間，可利用刷新時輸出的刷新偽地址的低位參與譯碼來劃分刷新空間，本設(shè)計(jì)使用16MB的SIMM組成32MB的DRAM，當(dāng)A16＝0，A17＝0和A16＝0，A17＝1時刷新DRAM空間。DRAS譯碼如下：
　　!DRAS0＝(!RAS& LA[31:28] & !ENB & !BANK)
　　# !RAS & REF & !LA17 & !LA16) (7)
　　!DRAS1＝(!RAS & LA[31:28] & !ENB & !BANK) # (!RAS & REF & LA17 & !LA16) (8)
　　!BANK指示存儲器大小信號，由PD信號和選通存儲器子模塊的地址信號產(chǎn)生。當(dāng)SIMM為4MB或者16MB時，只有DRAS0有效；當(dāng)SIMM為8MB或者32MB時，DRAS0，DRAS1都有效。在本設(shè)計(jì)中，DRAS0接DRAM模塊的RAS0和RAS2端，DRAS1接DRAM模塊的RAS1和RAS3端。
1.3 存儲器識別信息的產(chǎn)生
　　為了能與外部存儲器接口，C80必須知道存儲器的類型。外部邏輯電路在行時間中輸入的周期狀態(tài)信息標(biāo)識了存儲器地址線移位數(shù)，數(shù)據(jù)總線寬度，訪問速度，頁大小等，這些輸入為AS、BS、CT、PS、UTIME，稱之為存儲器識別信息。只有讀取了這些參數(shù)值，C80才能以正確的方式訪問存儲器。
　　如前所述，存儲器識別信息從C80輸出的地址信號和狀態(tài)信號經(jīng)外部邏輯譯碼得到，由于C80必須在行時間的r2狀態(tài)讀取這些值，故存儲器識別信息譯碼不能使用經(jīng)過鎖存后的地址信號和狀態(tài)信號，否則，將不能滿足C80的時序要求。
　　對于快速SRAM和DRAM，C80使用頁模式訪問，可以大大提高系統(tǒng)速度。對于慢速器件，如EPROM，頁模式被禁止，即PS＝1000。當(dāng)C80與靜態(tài)存儲器連接時，地址不需要移位，故C80的地址線直接對應(yīng)于存儲器的地址線(應(yīng)考慮總線寬度)，此時，AS＝000。C80訪問各存儲區(qū)時，識別信息定義如表3。