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DSP与慢速设备接口的实现

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:介绍了DSP与慢速设备接口的一种时序转换方法。通过该方法,可以解决DSP与传统输入输出设备时序不匹配的问题,从而实现DSP与8080、6800等时序兼容的或其它慢速读写周期的输入/输出设备的直接连接,如液晶显示模块、打印机、键盘等。这种时序转换方法能使DSP在工业控制和测试设备中获得更加广泛的应用。

    关键词:DSP TMS320F206 液晶显示模块 时序匹配

DSP是一种高性能的数字信号处理器。由于其具有快速的计算能力和强大的信息处理能力,因此被广泛地应用到工业自动化、国防科研等领域中。与常规单片机相比,DSP的内部结构和时序发生了很大的变化。所以单片机适用的接口芯片,DSP并不一定适用。对于非常熟悉单片机电路的设计人员,在进行DSP电路设计时,应特别注意芯片的选型和时序的搭配。尤其在处理DSP与慢速设备或器件接口时,正确的时序搭配是至关重要的。

为了适应较慢的外部存储器和输入/输出设备,DSP配备了软件可编程等待状态发生器,可以将外部总线周期扩展到数个机器周期。由于受硬件条件的限制,这种扩展通常也是有限的,如C54XX系列的DSP最多只能扩展到14个机器周期,C2XX系列的DSP最多只能扩展到7个机器周期。但在实际应用过程中,经常会遇到读写周期更慢的输入/输出设备,如液晶显示模块、打印机、键盘等。因此,仅通过软件编程控制内部状态等待发生器是不能实现输入/输出时序匹配的,必须进行外部硬件扩展设计。

图1 TMS320F206的I/O读写时序

    在DSP与慢速外围设备接口设计过程中,通常采用双CPU的方法,由DSP完成高速数据处理和计算,用普通单片机(如51系列单片机)实现系统的输入/输出功能。这种方法由于采用两种结构不同的CPU,增加了系统的复杂性,而且接口和调试难度加大。本文将利用DSP的READY(外部设备准备就绪)引脚,通过硬件扩展实现外部状态自动等待,从而使DSP与慢速输入/输出设备能直接连接以实现访问的时序匹配。这种方法接口容易,硬件扩展电路并不复杂,而且内、外等待状态结合起来使用,可产生任何数目的等待状态,甚至可以将外部硬件等待状态设计为受控方式,只在需要的时候启动外部等待状态。这样,使用的时候就会更加灵活。

1 DSP的I/O读写时序

现以TMS320F206 DSP芯片为例进行介绍。其时钟频率设20MHz,它的外部读写时序如图1所示。

TMS320F206的读周期为一个时钟周期(5ns),写周期为两个时钟周期。读、写操作数据的保持时间T1、T2只有几个纳秒。内部可编程等待状态发生器最多只能扩展到等待7个时钟周期,即350ns。利用内部状态等待,只能实现DSP与常用单片机的外围芯片的读写时序相匹配。

图2 液晶模块的写时序 图2 液晶模块的读时序

2 慢速设备的读写时序

现以MDL(S)16465字符液晶显示模块为例进行介绍。其读写时序如图2和图3所示。

该液晶模块的读写周期Tcyc最小为1000ns。脉冲宽度Pw最小为450ns,读写操作数据保持时间最小为10ns。如果采用直接连接方式将TMS320F206与该液晶模块接口,即使采用最大的状态等待数目,DSP的读写时序也不能满足该液晶模块的要求。为实现二者的时序匹配,本文将给出一种合适的外部硬件等待扩展方法,以实现DSP与液晶模块的直接读写访问控制。

3 DSP的READY信号

TMS320F206提供两种状态等待选项,一种是片内状态等待产品器,可以实现有限的可编程状态等待;另一种是READY信号,利用它可进行硬件扩展,从片外产生任何数目的状态等待。

DSP在进行外部读写操作时,如果READY引脚信号为低电平,DSP将等待一个时钟周期后再次检查READY信号。在READY引脚被驱动至高电平之前,程序处于等待状态,将不会继续往下执行。如果不使用READY信号,DSP在进行外部访问期间内,READY应始终保持高电平。

利用DSP的READY信号和相关外部访问控制信号,通过硬件扩展,可以实现外部自动状态等待,从而使DSP能够与慢速外部设备进行直接连接访问。
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