利用FPGA作为接口芯片实现DSP到SDRAM的数据存取

利用FPGA作为接口芯片实现DSP到SDRAM的数据存取

1 、SDRAM介绍

本文采用的SDRAM为TMS626812A，图1为其功能框图。它内部分为两条，每条1M字节，数据宽度为8位，故存储总容量为2M字节。

2 、SDRAM与TMS320C54x之间的通用接口

图2是DSP与SDRAM的通用接口框图，图中DSP I/F代表TMS320C54x端接口单元，SDRAM CNTL代表SDRAM端接口控制单元。SDRAM被设置成一次性读写128个字节，而DSP一次只读写一个字节，因而建立了两个缓冲区B0、B1来缓存和中转数据。B0、B1大小都为128字节，而且映射到DSP中的同一地址空间。

尽管B0、B1对应于同一地址空间，但对两个缓冲区不能在同一时刻进行合法访问。实际上，当B0被DSP访问时，B1就被SDRAM访问，反之也成立。若DSP向B1写数据，SDRAM就从B0读数据；而当SDRAM的数据写到B0中时，DSP就从B1读数据。两者同时从同一缓冲区读或写都将激发错误。上边所述的数据转移方式有两种好处：一是加速了TMS320C54x的访问速度，二是解决了二者之间的时钟不同步问题。

3 、FPGA中的硬件设计

TMS320C54x为外部存储器的扩展提供了下列信号：CLK、CS、AO～A15、D0～D15、RW、MATRB、ISTRB、IS，而SDRAM接收下列信号：CLK、CKE、CS、CQM、W、RAS、CAS、A0～A11。由于两端控制信号不同，需要在DSP与SDRAM之间加上控制逻辑，以便将从DSP过来的信号解释成SDRAM能够接收的信号，图3是用FPGA设计的顶层硬件接口图。

DSP_IO模块又包括IO_DMA、DSP_BUF和DSP_READ。IO_DMA产生SDRAM的命令信号，即图3中的DSP_RDY、DSP_SD_RW、DSP_SD_BANK_SW、DSP_SD_ADDR［20..0］、DSP_SD_ADDR_RESET、DSP_SD_START。DSP_BUF产生访问B0、B1的地址、数据和控制信号，图3中指DSP_SD_BUFCLKI、DSP_SD_BUFCLKO、DSP_SD_BUFWE、DSP_SD_BUFADDR［6..0］、DSP_SD_BUFIN［7..0］。DSP-READ子模块用来控制DSP的读写方向。

SD_CMD模块包括刷新、读、写功能。当DSP芯片发出SDRAM读命令时，128字节的数据从SDRAM中读出来并被存储到B0或B1中，当DSP发出写命令之时，128字节的数据传到B0或B1之中并被最终写到SDRAM中。

DSP向SDRAM写数据时的操作步骤如下：

（1）数据先被写到B0或B1。

（2）SDRAM的访问地址经由DSP的I/O地址DMA_ADDH和DMA_ADDL发送到FPGA中。

（3）DSP向FPGA发出一个命令（I/O地址为DMA_CTL）产生控制信号，使SDRAM从B0或B1中读取数值。

DSP从SDRAM读数据的操作步骤如下：

（1）DSP传送访问SDRAM的地址。

（2）DSP经由FPGA传送一个命令，使得数据从SDRAM中读到FPGA中。

（3）DSP从B0或B1中读得数据。

图4为DSP中与数据传送相关的各类存储器的分配情况。

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