資料介紹
自動(dòng)化控制要求實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù),快速控制,多樣分析,通信靈活,雖然采用單個(gè)處理器構(gòu)成的硬件平臺(tái)不能滿足要求。采用以MCU+DSP雙處理器為核心的硬件平臺(tái)則是較合理的設(shè)計(jì)方案。利用DSP實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、分析、計(jì)算;MCU完成管理、通信、人機(jī)接口等異步系統(tǒng)控制功能。該硬件平臺(tái)的MCU與DSP接口設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)傳輸是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要部分,將直接影響系統(tǒng)性能和數(shù)據(jù)傳輸效率。數(shù)據(jù)傳輸通常采用雙端口RAM、串行通信、并行主機(jī)等接口方式。其中,并行主機(jī)接口的方式可以滿足大量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸要求。這里以MCF5272型和ADSP-BF527型數(shù)字信號(hào)處理器構(gòu)建一種MCU+DSP雙處理器的嵌入式平臺(tái),詳細(xì)論述DSP通過主機(jī)DMA端口(Host DMA Port,簡(jiǎn)稱HOSTDP)實(shí)現(xiàn)主機(jī)引導(dǎo)加載程序以及DSP與主機(jī)的通信。
2 MCU+DSP雙處理器接口設(shè)計(jì)
圖l為MCU+DSP雙處理器ADSP-BF527與MCF5272的接口電路。該嵌入式平臺(tái)采用ColdFire系列的MCF5272型MCU作為主機(jī)。MCF5272具有基于第二代ColdFire V2的內(nèi)核,32位數(shù)據(jù)和地址總線,SDRAM接口,4個(gè)16位定時(shí)器,3通道PWM輸出,主頻高達(dá)66 MHz,豐富的外部接口和較強(qiáng)的通信功能。此外,該器件還具有出色的編碼密度和系統(tǒng)性能。
圖1 ADSP-BF527與MCF5272的接口電路
該系統(tǒng)DSP采用ADSP-BF527型數(shù)字信號(hào)處理器,該器件采用了微信號(hào)架構(gòu)(MSA),時(shí)鐘頻率達(dá)600 MHz,功耗低至O.8 V,支持強(qiáng)大的片上總線系統(tǒng),具有多個(gè)獨(dú)立的DMA控制器,擁有較強(qiáng)的并行數(shù)據(jù)處理能力。ADSP-BF527帶有一個(gè)HOSTDP,便于與外部主機(jī)構(gòu)成雙處理器架構(gòu),完成多種數(shù)據(jù)處理和控制任務(wù)。ADSP-BF527的HOSTDP內(nèi)部分為主機(jī)外部接口模塊(HEI)、外圍訪問總線(PAB)接口模塊、FIFO模塊、控制邏輯模塊和DMA接口模塊。
圖1中,接口電路各信號(hào)的功能為:HWAIT為握手信號(hào),防止Boot Kernel忙時(shí)主機(jī)寫數(shù)據(jù);HOST_DATA為16位數(shù)據(jù)總線,主機(jī)與從機(jī)數(shù)據(jù)交換的通道;HOST_ADDR為訪問屬性信號(hào),O表示訪問數(shù)據(jù)接口,l表示訪問配置接口;HOST_CE為主機(jī)對(duì)從機(jī)使能;HOST_WR為主機(jī)寫入HOSTDP使能信號(hào);HOST_RD為主機(jī)讀取HOSTDP使能信號(hào);HOST_ACK為數(shù)據(jù)傳輸握手信號(hào),應(yīng)答模式下為HRDY,中斷模式下為FRDY;TOUT為讀寫操作超時(shí)信號(hào),應(yīng)答模式下Host—Timeout計(jì)數(shù)溢出時(shí)產(chǎn)生;BMODE[3:0]為啟動(dòng)模式設(shè)置信號(hào)。
3 ADSP—BF527啟動(dòng)與程序加載
ADSP—BF527復(fù)位包括硬件和軟件復(fù)位,復(fù)位中斷優(yōu)先級(jí)最高。當(dāng)釋放RESET信號(hào)后,該處理器開始從片內(nèi)BootROM的0xEF00 0000地址讀取指令并執(zhí)行。片內(nèi)Boot ROM含有一個(gè)Boot引導(dǎo)核,用于預(yù)引導(dǎo)和加載用戶數(shù)據(jù)。
3.1 預(yù)引導(dǎo)
ADSP—BF527復(fù)位后,Boot引導(dǎo)核首先調(diào)用Preboot子程序。Preboot子程序通過訪問一次可編程ROM(OTP)中的工廠設(shè)置頁(FPS)和預(yù)引導(dǎo)設(shè)置頁(PBS)來設(shè)置系統(tǒng)映射寄存器(MMR),包括鎖相環(huán)(PLL)、電源調(diào)節(jié)、SDRAM控制器、異步外部總線接口單元(EBIU)、HWAIT的信號(hào)模式以及0TP定制引導(dǎo)。
PBS由用戶設(shè)置,每次使用4頁。當(dāng)PBS出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí),可置0TPINVALID位,使其無效,再使用下一個(gè)4頁。如果設(shè)置PBS首頁的PLL和電源調(diào)節(jié)錯(cuò)誤,可采用BMODE=0000引導(dǎo)模式補(bǔ)救。該模式預(yù)引導(dǎo)程序不讀取PBS頁,F(xiàn)PS處理后,ADSP-BF527處理器變?yōu)榭臻e狀態(tài)。
處于安全考慮,PBS頁設(shè)置引導(dǎo)模式禁止/使能位,禁止其他引導(dǎo)方式。這樣即使BMODE引腳設(shè)置對(duì)應(yīng)這些禁止引導(dǎo)方式,不會(huì)引導(dǎo)Boot引導(dǎo)核進(jìn)入空閑狀態(tài)。
2 MCU+DSP雙處理器接口設(shè)計(jì)
圖l為MCU+DSP雙處理器ADSP-BF527與MCF5272的接口電路。該嵌入式平臺(tái)采用ColdFire系列的MCF5272型MCU作為主機(jī)。MCF5272具有基于第二代ColdFire V2的內(nèi)核,32位數(shù)據(jù)和地址總線,SDRAM接口,4個(gè)16位定時(shí)器,3通道PWM輸出,主頻高達(dá)66 MHz,豐富的外部接口和較強(qiáng)的通信功能。此外,該器件還具有出色的編碼密度和系統(tǒng)性能。
圖1 ADSP-BF527與MCF5272的接口電路
該系統(tǒng)DSP采用ADSP-BF527型數(shù)字信號(hào)處理器,該器件采用了微信號(hào)架構(gòu)(MSA),時(shí)鐘頻率達(dá)600 MHz,功耗低至O.8 V,支持強(qiáng)大的片上總線系統(tǒng),具有多個(gè)獨(dú)立的DMA控制器,擁有較強(qiáng)的并行數(shù)據(jù)處理能力。ADSP-BF527帶有一個(gè)HOSTDP,便于與外部主機(jī)構(gòu)成雙處理器架構(gòu),完成多種數(shù)據(jù)處理和控制任務(wù)。ADSP-BF527的HOSTDP內(nèi)部分為主機(jī)外部接口模塊(HEI)、外圍訪問總線(PAB)接口模塊、FIFO模塊、控制邏輯模塊和DMA接口模塊。
圖1中,接口電路各信號(hào)的功能為:HWAIT為握手信號(hào),防止Boot Kernel忙時(shí)主機(jī)寫數(shù)據(jù);HOST_DATA為16位數(shù)據(jù)總線,主機(jī)與從機(jī)數(shù)據(jù)交換的通道;HOST_ADDR為訪問屬性信號(hào),O表示訪問數(shù)據(jù)接口,l表示訪問配置接口;HOST_CE為主機(jī)對(duì)從機(jī)使能;HOST_WR為主機(jī)寫入HOSTDP使能信號(hào);HOST_RD為主機(jī)讀取HOSTDP使能信號(hào);HOST_ACK為數(shù)據(jù)傳輸握手信號(hào),應(yīng)答模式下為HRDY,中斷模式下為FRDY;TOUT為讀寫操作超時(shí)信號(hào),應(yīng)答模式下Host—Timeout計(jì)數(shù)溢出時(shí)產(chǎn)生;BMODE[3:0]為啟動(dòng)模式設(shè)置信號(hào)。
3 ADSP—BF527啟動(dòng)與程序加載
ADSP—BF527復(fù)位包括硬件和軟件復(fù)位,復(fù)位中斷優(yōu)先級(jí)最高。當(dāng)釋放RESET信號(hào)后,該處理器開始從片內(nèi)BootROM的0xEF00 0000地址讀取指令并執(zhí)行。片內(nèi)Boot ROM含有一個(gè)Boot引導(dǎo)核,用于預(yù)引導(dǎo)和加載用戶數(shù)據(jù)。
3.1 預(yù)引導(dǎo)
ADSP—BF527復(fù)位后,Boot引導(dǎo)核首先調(diào)用Preboot子程序。Preboot子程序通過訪問一次可編程ROM(OTP)中的工廠設(shè)置頁(FPS)和預(yù)引導(dǎo)設(shè)置頁(PBS)來設(shè)置系統(tǒng)映射寄存器(MMR),包括鎖相環(huán)(PLL)、電源調(diào)節(jié)、SDRAM控制器、異步外部總線接口單元(EBIU)、HWAIT的信號(hào)模式以及0TP定制引導(dǎo)。
PBS由用戶設(shè)置,每次使用4頁。當(dāng)PBS出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí),可置0TPINVALID位,使其無效,再使用下一個(gè)4頁。如果設(shè)置PBS首頁的PLL和電源調(diào)節(jié)錯(cuò)誤,可采用BMODE=0000引導(dǎo)模式補(bǔ)救。該模式預(yù)引導(dǎo)程序不讀取PBS頁,F(xiàn)PS處理后,ADSP-BF527處理器變?yōu)榭臻e狀態(tài)。
處于安全考慮,PBS頁設(shè)置引導(dǎo)模式禁止/使能位,禁止其他引導(dǎo)方式。這樣即使BMODE引腳設(shè)置對(duì)應(yīng)這些禁止引導(dǎo)方式,不會(huì)引導(dǎo)Boot引導(dǎo)核進(jìn)入空閑狀態(tài)。
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