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ADSP2106X扩展片外EDRAM的方法

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维普资讯 http://www.cqvip.com 第29卷 第5期 VOl_29 NO.5 计算机工程与设计 ComputerEngineeringandDesign 2008年3月 Mar,2008 ADSP2 1 06X扩展片外EDRAM的方法 王瑞峰 ,米根锁 (1.兰州交通大学自动化与电气工程学院,甘肃兰州730070; 2.兰州交通大学电子与信息工程学院,甘肃兰州730070) 摘要:在设计ADSP2106X的应用系统时,有时需要在其外部扩展大容量的存储器。EDRAM具有速度快、容量大的特点,因 此可给ADSP2106X扩展片外EDRAM以满足应用需要。在对ADSP2106X片外存储结构、扩展外部存储器所用信号及连接方 法、等待模式和EDRAM构成及工作原理进行分析的基础上,设计了ADSP2106X和EDRAM DM2202J.15的接口电路,对该电 路的信号连接及作用、时序控制和整个电路的工作过程进行了深入分析,并说明了在编写程序时对存储器的设置问题。实 验结果表明,该接口电路工作正确可靠。 关键词:数字信号处理器;存储器扩展;增强型动态随机读写存储器;现场可编程门阵列;刷新 中图法分类号:TP303 文献标识码:A 文章编号:1000.7024(2008)05.1172.02 Method to expand external memory EDRAM for ADSP2 1 06X WANG Rui—feng。. MI Gen—SUO (1.School ofAutomation nd aElectrical Engineering,Lanzhou Jiaotong University,Lanzhou 730070,China; 2.School of Information nd aElectrical Engineering,Lanzhou Jiaotong Universiyt,Lanzhou 730070,China) Abstract:When designing the application systems ofADSP2106X,sometimes he tlarge capacity memories need to be extended out of he ADSP2106X.EDRAMs thave the characteristics ofhigh speed and lrge capaciay,SO tthey Can be extended out ofADSP2106X to satisfythe appficafionneed.Onthebasisofanalysingthememory structureoutofADSP2106X,the signalsneededandconnectingme- hods for textending external memories,the wait modes,and the constitution nd awork principle ofEDRAM,a concrete interface circuit forADSP2106XandEDRAMDM2202J一15isdesigned,the signalsconnectingandtheirfunctions,thetime sequencecontrolandwork process of hits circuit re aanalysed in a penetrming way,the problem of setting he memorties as writing program is explained.By ex— periment,it is demonstrated hatt he citrcuit work rightly nd areliably, Key words:ADSP2106X;memory extension;EDRAM;FPGA;refurbishing 0引 言 ADSP2106X是一种高性能的并行浮点DSP,它所采用的 一展片外存储器是最常用、最基本的设计。实际应用中往往需 要容量大、体积小的存储器,而DRAM以其价格低、容量大、 体积小的特点能很好地满足要求,但常规的DRAM在刷新时 给系统带来较大的硬件和软件开销,且在刷新时ADSP2106X 些独特结构及技术,使其具有120MFLOPS的峰值运算速度 和高速I/O能力,可支持多种浮点格式,具有丰富的运算功能, 且易于构成紧耦合的共享存储式并行系统和松耦合的分布式 并行系统,得到了广泛应用“。 。 ADSP2106X采用超级哈佛结构,片内有较大容量的双端 口存储器,分成PM区和DM区两块,以满足一般的应用需要。 尽管DSP片内有较大容量的SRAM,但有时仍不能满足应用 需要,需要在片外扩展存储器,如扩展EPROM、Flash等以存 无法对其访问,不能充分发挥ADSP2106X的高性能。EDRAM 结合了DRAM和SRAM两者的优点 ,它是在一块常规DRAM 上增加一片SRAM作为Cache,对DRAM的刷新在后台进行, ADSP2106X对EDRAM的访问是针对Cache的,不受刷新的 影响,因此可大大提高系统的速度和效率。 1 ADSP2106X的片外存储器接口 ADSP2106X通过外部总线口的32位地址线、48位数据线 放程序代码或处理过程中得到的有用数据,以免掉电丢失:或 扩展片外SRAM、DRAM等以扩大数据存储容量;或扩展 FIFO、双端口RAM等与其它设备传输数据。因此,给DSP扩 收稿日期:2007—03—27 E—marl:migs@mail. tu.cn 以及有关控制信号线连接片外存储器。外部存储空间可分成 5组,即组 组3和无分组空间,这5组空间的地址是连续不 基金项目:甘肃省自然科学基金暨中青年科技基金项目(3zso42一B25—045)。 作者简介:王瑞峰(1966一),女,内蒙古呼和浩特人,副教授,硕士生导师,研究方向为计算机测控技术及仪器仪表技术; 米根锁(1966一), 男,内蒙古卓资人,硕士,教授,研究方向为计算机测控技术。 一l172— 维普资讯 http://www.cqvip.com 重叠的,其空间大小由SYSCON寄存器的相关位设置,组o ̄ 组3这4组的大小一样,组 组3以后剩下的空间即为无分 组空间。组o ̄组3分别用MS0、MS1、MS2、MS3作为选通信 号,MS0选通的地址固定从400000H开始,对应于组0的开始 地址,其它组的首地址可由规定的组o ̄组3的空间大小依次 自动确定。无分组空间没有对应的选通信号,需要通过设计 地址译码电路来选通。 ADSP2106X的外部总线口还提供了RD、WR、PAGE、ACK 等信号。RD、WR分别是片外存储器或设备的读、写选通信号。 PAGE主要用于访问片外DRAM,当跨页(行)访问DRAM时, ADSP2106X发出此信号给DRAM控制器,DRAM控制器据此 接口电路如图1所示。图1中,为满足常用的对字或双字处 理的要求,用8片DM2202J.15进行位扩展,构成1Mx32bit的 片外存储器。按照ADSP2106X外部口数据的传送规则,用其 【)4, 与EDRAM的数据线相连。用A-”作为EDRAM2048页 (行)的页(行)地址,用A 作为每页(行)内512个单元的列地 址,通过一个地址选择器进行页(行)与列地址的切换,而 EDRAM采用行、列地址复用输入。 发出硬等待信号ACK给ADSP2106X,以增加换页(行)时需要 的附加等待周期。 为了与较慢速的存储器或其它设备接口,ADSP2106X提 供了内等待(软等待)和外等待(硬等待)相结合的控制机制,可 灵活地为不同速度类型的外部存储器或设备产生不同的软、 硬等待周期数。软等待通过设置ADSP2106X内部WAIT寄存 器中的相应位,可规定对特定组地址访问时增加0--45个时钟 周期。硬等待是由片外存储器控制电路或外设产生ACK信 号给ADSP2106X,以使其增加等待周期。通过对ADSP2106X 内部WAIT寄存器的相应位设置,还可灵活地设置仅使用软 等待、仅使用硬等待、同时使用软等待和硬等待等模式 。 2 EDRAM特性 EDRAM是片内带有Cache的DRAM产品,即在片内 DRAM存储矩阵的列译码器上集成了高速SRAM作为Cache, 允许Cache和DRAM独立操作。每次可对DRAM的一页(行) 进行高速缓冲。EDRAM由Ramtron公司推出,本文以该公司 的DM22O2J.15 EDRAM为例,说明EDRAM的特性。 DM2202J 15片内有1M ̄4bit的DRAM,其行、列复用地址线为 11条,行地址为11位,即DRAM有2048页(行),每页(行)大小 为512个单元,故列地址占用9位。其片内集成了512x4bit的 SRAM作为Cache,Cache的容量等于DRAM一页(行)的大小, 故一次可将DRAM的一页(行)调入Cache。其高速缓冲时 DRAM与Cache的地址映射采用直接映射方式,采用简单的 直接替换策略和Cache与DRAM同时写回的策略。其Cache 的存取时间为15IlS,换页访问时间为35IlS,因此在Cache未命 中需要换页时,只需ADSP2106X增加1个等待周期 (ADSP2106X主频40MHz),因此可保持高速的访问。 DM2202J-15的2048页(行)必须在64ms内刷新一次,其 内部采用CBR刷新方式,且刷新过程是在后台操作,只要不 是DSP访问的行正在刷新并且Cache未命中的情况,则刷新 过程不会影响DSP对Cache的高速读写,因此使系统具有很 高的效率。DM2202J-15的控制信号有页(行)地址锁存RE、列 地址锁存CAL、读写控制w 、刷新控制F、片选s等。在 ADSP2106X与其连接时,可用FPGA或CPLD构成EDRAM控 制器以产生这些控制信号。 3 ADSP2106X与EDRAM接口 根据前面的说明,可设计ADSP2106X与DM2202J.15的 图1 ADSP21O6X与EDRAM接口 EDRAM内有页(行)地址锁存器和列地址锁存器,分别由页 (行)地址锁存信号RE和列地址锁存信号CAL将地址选通锁存。 由于ADSP2106X外接DRAM时,只能选择作为组0,因 此电路中EDRAM由ADSP2106X的MS0作为组选通信号,其 地址空间范围为400000H--4FFFFFH,这也要求将SYSCON寄 存器中的MSIZE域设定为7,即定义外部存储器组o ̄组3的 大小都为1M。因所用DRAM的页(行)大小为512,故需将 WAIT寄存器中的PAGsz(27~25位)设置为001以选择外部 EDRAM页大小为512。 使用一片FPGA作为EDRAM控制器,该控制器根据 ADSP2106X发来的信号产生控制EDRAM所需的各种信号, 并产生控制地址选择器的信号和向ADSP2106X申请硬等待 的信号AcK 。 DM2202J-15的2048页(行)需要在64ms内全部刷新一次, 图中用ADSP2106X中的定时器实现对页(行)刷新周期的定 时,定时器输出信号TIMEXF给EDRAM控制电路,该控制电 路给EDRAM送出刷新控制信号F,控制EDRAM刷新一行, 刷新行的行地址由EDRAM内部的刷新行地址计数器提供。 刷新操作不会影响DSP对EDRAM的访问(当访问行正在刷 新并且不在Cache中时的情况除外,此时,EDRAM控制器会 向DSP发出ACK信号以延长访问时间,先让DRAM完成对 此行的刷新,然后才进行换页操作)。 因EDRAM只能连接在ADSP2106X的外部存储器组0, 并且在已设置好组 组3空间大小和EDRAM页大小的情况 下,ADSP2106X会自动判别出本次对EDRAM的访问是与前 次访问在同一页访问还是换页访问,当在同一页访问时, ADSP2106X给EDRAM控制电路只发MS0、RD或WR控制信 号,EDRAM控制器发出MUX信号给地址选择器,使其选择列 地址,EDRAM控制器其后发出S、CAL、w 等信号,选通 EDRAM,锁存列地址,并对Cache中的该列进行访问;当换页 (下转第1206页) 一l173— 维普资讯 http://www.cqvip.com 根据上一步的计算获得人群密度等级,进一步可以通过不同 区域密度等级的判断,找到场景中的拥塞区域。 学,2005. Masoud,Nikolaos P Papanikolopoulos.A novel method 【2】 Osama for tracking and counting pedestiarns n ireal-time using a single 图6显示了3种不同密度下的场景图像。 calllera[J].IEEE Trnsaactions on Vehicular Technology,2001,50 一豳 (a)高 (b)中 (c)低 (5):1267.1278. 【3】 Taleb-Ahmed A,Ducrocq N,Tilmanp G.Positioning sensors, video tool for countnig edesptrin【aC】.Proceedings of Confe- rence on IEEE SMC’99.Piscataway:IEEE,1999. Won Kim,Kang-Sun Choi,Byeong,Doo Choi,ct a1.Real- 【4】 Jae-time vision-based people counting system for the security door 【C】.Prceoedings of International Technical Conference on Cir- cuits/Systems Computers and Communicmions. 2002:l4l6. 14l9. Terada l(’Yoshida D’OE S,et a1.A counting method ofthe number ofpassing people using a stereo camea[rC].Proceedings of the 25th Annual Conference of the IEEE Industrial Electro. 图6桌场景中不同人群密度下的图像 nits Society.San Jose:IEEE,1999. Batista J P.Tracking edestpiarns under occlusion using multiple 3结束语 本文对视频图像理解方法在客流统计中的应用进行了研 究。实际上,我们正是由于需要利用视频设备解决客流统计 cameras[C].Proceedings of ICIAR'04.Porto:Springer-Verlag, 2004. Velastn B.Image processiing system for pedestrian monitoring 问题,才开始着手研究视频图像理解,我们提出了一个层次架 构,几乎每一个基于智能视频的应用都可以通过该层次架构 using neural classiifcation ofnormal motion paRerns[J].Measu- rement nd aControl,1999,32(9):261-264. 予以描述。我们下一步的工作是细化这个架构并建立一个通 衣淑风,黄祥林,沈兰荪.智能化人群监控技术研究[J].测控技 术,2003,22(5):22.24. 陈财明.基于rIMS32OC5402的客流统计系统的设计与实现 [D].杭州:浙江大学硕士学位论文,2oo5. 皮文凯,刘宏,查红彬.基于自适应背景模型的全方位视觉人体 运动检测[J].北京大学学报(自然科学版),2004,40(3):458-464. 用的视频图像理解平台,不仅能够解决客流统计这个实际问 题,而且能够为将来的应用提供一个测试手段和原形。 参考文献: 【l】 方帅.计算机智能视频监控系统关键技术研[D卜长春:东北大 (上接第l173页) 访问时,ADSP2106X发出MS0、PAGE、RD或WR信号,EDRAM 控制器依据MS0和PAGE信号,发出S信号选通EDRAM,发 出MUX信号给地址选择器,使其先选择行地址,并发出RE信 号锁存该行地址,然后再选择列地址,并发出CAL信号锁存 列地址,同时EDRAM控制器向DSP发出ACK信号以增加等 作者设计了相应的EDRAM控制电路,实验表明,该电路能够 正确可靠地工作。 参考文献: 【l】 苏涛,吴顺君,李真芳,等.高性能DSP与高速实时信号处理【M】. 西安:西安电子科技大学出版社,2002. [2 刘书明,2]罗军辉.ADSP SHARc系列DSP应用系统设计【M=1. 北京:电子工业出版社,2003. 【3】 李刚,林凌,叶文字.rIMS320F206DSP结构、原理及应用【M】. 北京:北京航空航天大学出版社,2002. [4 白中英.4]计算机组成原理【M】.3版.北京:科学出版社,2002. 待周期,EDRAM内根据锁存的行地址,将DRAM中该行内容 调入Cache,然后EDRAM控制器发出W/R信号,ADSP2106X 可完成对指定列的访问。 因换页访问需要35ns,故需设置等待,此电路中使用ACK 信号申请硬等待,可通过对ADSP2106X中的WAIT寄存器的 相应位进行设置,以选择仅使用硬等待模式。 4结束语 用EDRAM作为ADSP2106X的外部存储器,既可满足容 量大、体积小、价格低的要求,又可避免采用常规DRAM时存 在的刷新与正常访问不能同时进行的弊端 本文对 【5】 苏涛,蔡建隆,何学辉.DSP接口电路设计与编程【M】.西安:西 安电子科技大学出版社,2003. [6 黄智伟,6]王彦,陈琼,等.FPGA系统设计与实践【M】.北京:电子 工业出版社,2005. 【7】 王宏强,田青,唐福华.基于DSP的DTMF拨号音解码器[J].计 算机工程与设计,2005,26(1):135.137. [8】 米根锁,王瑞峰.单片机应用系统扩展大容量数据存储器的方 法[J].自动化与仪器仪表,2006,125(3):88.89. ADSP2l06X和EDRAM的接口方法进行了说明,其中设计的 难点是EDRAM控制电路,在理解整个存储器接口电路的工 作原理与各信号问的时序关系和利用状态机方法的基础上, ・——1206・—— 

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