資料介紹
自動化控制要求實時采集數據,快速控制,多樣分析,通信靈活,雖然采用單個處理器構成的硬件平臺不能滿足要求。采用以MCU+DSP雙處理器為核心的硬件平臺則是較合理的設計方案。利用DSP實現數據實時采集、分析、計算;MCU完成管理、通信、人機接口等異步系統控制功能。該硬件平臺的MCU與DSP接口設計與數據傳輸是系統設計的重要部分,將直接影響系統性能和數據傳輸效率。數據傳輸通常采用雙端口RAM、串行通信、并行主機等接口方式。其中,并行主機接口的方式可以滿足大量數據實時傳輸要求。這里以MCF5272型和ADSP-BF527型數字信號處理器構建一種MCU+DSP雙處理器的嵌入式平臺,詳細論述DSP通過主機DMA端口(Host DMA Port,簡稱HOSTDP)實現主機引導加載程序以及DSP與主機的通信。
2 MCU+DSP雙處理器接口設計
圖l為MCU+DSP雙處理器ADSP-BF527與MCF5272的接口電路。該嵌入式平臺采用ColdFire系列的MCF5272型MCU作為主機。MCF5272具有基于第二代ColdFire V2的內核,32位數據和地址總線,SDRAM接口,4個16位定時器,3通道PWM輸出,主頻高達66 MHz,豐富的外部接口和較強的通信功能。此外,該器件還具有出色的編碼密度和系統性能。
圖1 ADSP-BF527與MCF5272的接口電路
該系統DSP采用ADSP-BF527型數字信號處理器,該器件采用了微信號架構(MSA),時鐘頻率達600 MHz,功耗低至O.8 V,支持強大的片上總線系統,具有多個獨立的DMA控制器,擁有較強的并行數據處理能力。ADSP-BF527帶有一個HOSTDP,便于與外部主機構成雙處理器架構,完成多種數據處理和控制任務。ADSP-BF527的HOSTDP內部分為主機外部接口模塊(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,接口電路各信號的功能為:HWAIT為握手信號,防止Boot Kernel忙時主機寫數據;HOST_DATA為16位數據總線,主機與從機數據交換的通道;HOST_ADDR為訪問屬性信號,O表示訪問數據接口,l表示訪問配置接口;HOST_CE為主機對從機使能;HOST_WR為主機寫入HOSTDP使能信號;HOST_RD為主機讀取HOSTDP使能信號;HOST_ACK為數據傳輸握手信號,應答模式下為HRDY,中斷模式下為FRDY;TOUT為讀寫操作超時信號,應答模式下Host—Timeout計數溢出時產生;BMODE[3:0]為啟動模式設置信號。
3 ADSP—BF527啟動與程序加載
ADSP—BF527復位包括硬件和軟件復位,復位中斷優先級最高。當釋放RESET信號后,該處理器開始從片內BootROM的0xEF00 0000地址讀取指令并執行。片內Boot ROM含有一個Boot引導核,用于預引導和加載用戶數據。
3.1 預引導
ADSP—BF527復位后,Boot引導核首先調用Preboot子程序。Preboot子程序通過訪問一次可編程ROM(OTP)中的工廠設置頁(FPS)和預引導設置頁(PBS)來設置系統映射寄存器(MMR),包括鎖相環(PLL)、電源調節、SDRAM控制器、異步外部總線接口單元(EBIU)、HWAIT的信號模式以及0TP定制引導。
PBS由用戶設置,每次使用4頁。當PBS出現錯誤時,可置0TPINVALID位,使其無效,再使用下一個4頁。如果設置PBS首頁的PLL和電源調節錯誤,可采用BMODE=0000引導模式補救。該模式預引導程序不讀取PBS頁,FPS處理后,ADSP-BF527處理器變為空閑狀態。
處于安全考慮,PBS頁設置引導模式禁止/使能位,禁止其他引導方式。這樣即使BMODE引腳設置對應這些禁止引導方式,不會引導Boot引導核進入空閑狀態。
2 MCU+DSP雙處理器接口設計
圖l為MCU+DSP雙處理器ADSP-BF527與MCF5272的接口電路。該嵌入式平臺采用ColdFire系列的MCF5272型MCU作為主機。MCF5272具有基于第二代ColdFire V2的內核,32位數據和地址總線,SDRAM接口,4個16位定時器,3通道PWM輸出,主頻高達66 MHz,豐富的外部接口和較強的通信功能。此外,該器件還具有出色的編碼密度和系統性能。
圖1 ADSP-BF527與MCF5272的接口電路
該系統DSP采用ADSP-BF527型數字信號處理器,該器件采用了微信號架構(MSA),時鐘頻率達600 MHz,功耗低至O.8 V,支持強大的片上總線系統,具有多個獨立的DMA控制器,擁有較強的并行數據處理能力。ADSP-BF527帶有一個HOSTDP,便于與外部主機構成雙處理器架構,完成多種數據處理和控制任務。ADSP-BF527的HOSTDP內部分為主機外部接口模塊(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,接口電路各信號的功能為:HWAIT為握手信號,防止Boot Kernel忙時主機寫數據;HOST_DATA為16位數據總線,主機與從機數據交換的通道;HOST_ADDR為訪問屬性信號,O表示訪問數據接口,l表示訪問配置接口;HOST_CE為主機對從機使能;HOST_WR為主機寫入HOSTDP使能信號;HOST_RD為主機讀取HOSTDP使能信號;HOST_ACK為數據傳輸握手信號,應答模式下為HRDY,中斷模式下為FRDY;TOUT為讀寫操作超時信號,應答模式下Host—Timeout計數溢出時產生;BMODE[3:0]為啟動模式設置信號。
3 ADSP—BF527啟動與程序加載
ADSP—BF527復位包括硬件和軟件復位,復位中斷優先級最高。當釋放RESET信號后,該處理器開始從片內BootROM的0xEF00 0000地址讀取指令并執行。片內Boot ROM含有一個Boot引導核,用于預引導和加載用戶數據。
3.1 預引導
ADSP—BF527復位后,Boot引導核首先調用Preboot子程序。Preboot子程序通過訪問一次可編程ROM(OTP)中的工廠設置頁(FPS)和預引導設置頁(PBS)來設置系統映射寄存器(MMR),包括鎖相環(PLL)、電源調節、SDRAM控制器、異步外部總線接口單元(EBIU)、HWAIT的信號模式以及0TP定制引導。
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