基于TMS320C6713控制的USB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1 引言

全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System，簡(jiǎn)稱GPS)的反射信號(hào)(GPS—R)接收機(jī)根據(jù)海面的反射信號(hào)，結(jié)合電波對(duì)海面、海浪的散射理論，可獲得海面平均高度、浪高、海面風(fēng)力等信息，還可監(jiān)測(cè)和分析高緯地區(qū)的冰層厚度、海洋鹽度等參數(shù)，因此，GPS-R是近十多年來迅速發(fā)展的一種空基海洋遙感技術(shù)，具有廣泛的應(yīng)用前景。在設(shè)計(jì)GPS-R接收機(jī)時(shí)，為了減少重量．在機(jī)載和星載條件下不允許有顯示設(shè)備，而高緯地區(qū)一20℃的溫度會(huì)使液晶顯示器失效，這些都要求將采集、壓縮后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到U盤或硬盤中，并帶回基站進(jìn)一步處理。

Texas Instruments(簡(jiǎn)稱TI)公司的DSP具有高速運(yùn)算性能，在數(shù)據(jù)采集與處理、工業(yè)控制和語(yǔ)音、圖像通信等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。通用串行總線(Universal Serial Bus，簡(jiǎn)稱USB)是一種新型接口技術(shù)，具有設(shè)備自動(dòng)識(shí)別功能，可自動(dòng)安裝驅(qū)動(dòng)程序和配置，可支持不同速率的同步和異步傳輸方式，且接口體積小巧，可支持熱插拔和即插即用等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。由USB規(guī)范可以看到，在USB的拓樸中居于核心地位的是計(jì)算機(jī)主機(jī)，每一次的數(shù)據(jù)傳輸都必須由主機(jī)控制。但是，隨著DSP應(yīng)用領(lǐng)域的日益發(fā)展，USB外設(shè)的應(yīng)用范圍也隨之?dāng)U大，因此迫切需要實(shí)現(xiàn)DSP對(duì)USB的外設(shè)控制。為此介紹了TMS320C6713的基本特點(diǎn)及USB嵌入式主控制器SL811HS的基本結(jié)構(gòu)和性能，給出USB存儲(chǔ)系統(tǒng)的硬件連接圖和軟件設(shè)計(jì)方案。利用TMS320C6713的外設(shè)資源，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與SL8lHS的連接，而且系統(tǒng)穩(wěn)定性高。

2 硬件設(shè)計(jì)

2．1 主要器件介紹

TMS320C6000系列是TI公司推出的運(yùn)算能力最強(qiáng)的處理器，它采用了VLIW的體系結(jié)構(gòu)及流水線技術(shù)，具有兩級(jí)cache緩存結(jié)構(gòu)，而且運(yùn)行速度快，精度高。TMS320C6713是該系列的32位浮點(diǎn)DSP，其最高工作主頻可達(dá)300 MHz，處理速度高達(dá)2 400 MI／s，片上共有264 KBx8位存儲(chǔ)器，其中含有4 KBx8位L1Pcache,4：KBx8位L1Dcache和256 KBx8位L2RAM／cache：片上外設(shè)資源豐富，其中含有兩個(gè)McBSP、兩個(gè)McASP、兩組：I2C總線、一組GPIO、兩個(gè)32位通用定時(shí)器、一個(gè)16位主機(jī)接口HPI。此外，TMS320C6713還有32位的EMIF總線，分為4個(gè)存儲(chǔ)空間(CE0～CE3)，每個(gè)存儲(chǔ)空間的尋址范圍為256 M字節(jié)，可訪問8位、16位或32位數(shù)據(jù)寬度，每個(gè)空間均可與SDRAM，SBSRAM及異步外設(shè)實(shí)現(xiàn)無縫接口。

設(shè)計(jì)中，采用EMIF總線控制SL811HS。該器件是Cypress公司推出的遵循USBl．1規(guī)范的具有主／從兩種工作模式的USB控制器，支持微處理器、微控制器或DSP的USB接口設(shè)計(jì)，可按DSP的要求自動(dòng)將數(shù)據(jù)整合為USB協(xié)議數(shù)據(jù)包傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。其特點(diǎn)是：①基于內(nèi)部集成的全／低速傳輸引擎(SIE)所產(chǎn)生的USB串行接口功能，可自動(dòng)檢測(cè)總線速率．支持全速12 Mb／s和低速1．5 Mb／s設(shè)備；②具有8位雙向數(shù)據(jù)總線，能較為簡(jiǎn)單地與DSP連接。片內(nèi)256字節(jié)的SRAM用于數(shù)據(jù)傳輸和支持乒乓操作，其中16字節(jié)用于工作寄存器；③自動(dòng)產(chǎn)生SOF和CRC5／16，簡(jiǎn)化軟件工作量；④在完成傳輸事務(wù)或有外部設(shè)備接入時(shí)中斷寄存器觸發(fā)中斷，通過寫入中斷寄存器可清除中斷；⑤為提高電路的穩(wěn)定性，時(shí)鐘發(fā)生器外接48 MHz晶體振蕩器，其工作電源為3.3 V，接口可承受5 V的工作電壓，并可與多種器件相連。

圖1給出SL811HS的原理框圖。與目前的ARM+內(nèi)嵌USB、FPGA+操作系統(tǒng)+內(nèi)嵌USB接口相比，因它是由DSP控制的嵌入式主控制器，可以快速存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，能最大限度地利用DSP的外設(shè)資源，適合非PC設(shè)備的應(yīng)用。

2．2 系統(tǒng)硬件接口設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)中使用TMS320C6713控制SL811HS存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。圖2給出其總體硬件框圖。其中，電源部分可產(chǎn)生3．3 V和5 V電壓：數(shù)據(jù)采集部分采集數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)送至TMS320C6713進(jìn)行相應(yīng)的算法處理。Flash ROM器件采用SST39IF800A，將初始化、算法和控制程序燒寫到ROM內(nèi)，上電后即可初始化CSL和各寄存器。采用HY57V641620HGT一7作為SDRAM，用于暫存經(jīng)過處理壓縮后的數(shù)據(jù)。

圖3給出SL811HS與TMS320C6713的硬件連接原理圖。使用EMIF總線中第2個(gè)存儲(chǔ)空間CEl，其數(shù)據(jù)總線低8位EDO～ED7與DO~D7相連；EA2與A0相連；讀寫信號(hào)、復(fù)位信號(hào)及中斷信號(hào)與TMS320C6713相應(yīng)的信號(hào)位相連，其中SL81lHS外接48 MHz晶體振蕩器。

作者：黃怡超，王婉苓，柳青，嚴(yán)頌華 來源：國(guó)外電子元器件