基于EMIF接口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計

近年來，隨著微控制器的發(fā)展，各類工業(yè)控制產(chǎn)品對現(xiàn)代數(shù)字控制器的需求也越來越大。這又反過來推動了現(xiàn)代大規(guī)模集成電路和微控制器的不斷發(fā)展，同時各類數(shù)字處理器的工作頻率也越來越快，例如TI公司的控制器TMS320C6000可達(dá)到200 MHz。而為了支持與各種外部存儲器之間的無縫對接，TMS320C6000系列處理芯片加入了外部存儲器接口(The External Memory Interface，EMIF)。本次設(shè)計主要是以TI公司的浮點(diǎn)核芯片TMS320C6713為主要控制器。

1 浮點(diǎn)DSP TMS320C6713簡介
TMS320C6713是一款高性能浮點(diǎn)DSP，其工作主頻可達(dá)200 MHz，其單指令執(zhí)行周期僅5 ns，具有強(qiáng)大的定點(diǎn)浮點(diǎn)運(yùn)算能力，運(yùn)算速度高達(dá)1 600MIPS／1 200MFLOPS。
TMS320C6713處理器由3個主要部分組成：CPU內(nèi)核、存儲器和外設(shè)。
CPU中包含8個功能單元，可以并行操作；有兩組寄存器，每組寄存器由16個32位寄存器組成。片內(nèi)程序存儲器的總線寬度為256 bit，每個周期可取8條32位指令。外設(shè)包括擴(kuò)展的直接存儲器訪問(EDMA)、低功耗、外部存儲器接口(EMIF)，串口、McBSP接口、IIC接口和定時器等。TMS320C6713功能框圖如圖1所示。

從總體上歸納一下，TMS320C6713具有以下特點(diǎn)：
1)高性能浮點(diǎn)DSP，主頻高達(dá)200 MHz，運(yùn)算速度最高可達(dá)1600 MIPS；
2)超長指令字(VLIW)DSP核：8個獨(dú)立功能單元(6個累加器和2個乘法器)，32個32 bit的通用寄存器的存儲裝載結(jié)構(gòu)，可以大大縮減代碼的指令包；
3)L1／L2存儲器結(jié)構(gòu)：4 KB L1P程序緩存，4 KB L1D數(shù)據(jù)緩存：256 KB L2內(nèi)存：其中64 K字節(jié)可配置成緩存或存儲器，192 K字節(jié)統(tǒng)一映像內(nèi)存，可以靈活地定位為程序／數(shù)據(jù)空間；
4)32位外部存儲器接口(EMIF)：可配置異步存儲器接口，擴(kuò)展SRAM和E2PROM；可配置同步存儲器接口，可擴(kuò)展SDRAM和SBSRAM；可尋址512 MB外存空間；
5)16位的HPI接口，可訪問CPU的任意可尋址空間；
6)2個多通道緩存串口(McBSP)；
7)2個I2C總線主／從模式接口；
8)內(nèi)置靈活的PLL鎖相時鐘電路；
9)支持1EEE-1149．1(JTAG)邊界掃描接口；10)16路GPIO接口。
與其他DSP相比較而言，TMS320C6713的主要優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行速度快、存儲配置方便、資源豐富，這些都給微控制器的設(shè)計帶來了很大的便利。

2 EMIF簡介
TMS320C6000的EMIF接口，即外部存儲器接口(The External Memory Interface)，支持各種外部器件的無縫接口，包括：流水線式同步猝發(fā)SRAM(SBSRAM)；異步DRAM(SDRAM)；異步器件，包括SIAM、ROM和FIFO等；外部共享存儲器。
簡單來說，EMIF接口就相當(dāng)于一個可配置的總線接口，其接口上面的信號線基本囊括了各種存儲器(SRAM、Flash RAM、DDR-RAM等)的讀寫接口信號。通過軟件配置相應(yīng)的寄存器，可以使EMIF接口工作于和設(shè)計中使用的外部存儲器相匹配的固定的接口形式。但是與其他固定接口不同的是，EMIF接口讀寫時序中的高低電平的保持時間是可以通過寄存器設(shè)置的。
下面就本次設(shè)計使用的TMS320C6713為例詳細(xì)介紹一下EMIF。TMS320C6713的EMIF可以通過下面兩種請求器處理外部總線請求：片內(nèi)加強(qiáng)型直接存儲器存取EDMA控制器；外部共享存儲器的設(shè)備控制器。
圖2是TMS320C6713的EMIF接口信號示意圖。

圖2中，ECLKIN信號是系統(tǒng)提供的一個外部時鐘源。ECLKOUT信號是由內(nèi)部產(chǎn)生(基于ECLKIN)，所有與本控制器EMIF接口對接的存儲器必須工作在ECLKOUT下。SBSRAM接口、SDRAM接口和異步接口的信號合并復(fù)用。這里的CE1片選空間支持所有的3種存儲器接口。

表1列出TMS320C6713的EMIF存儲器映射寄存器。通過設(shè)置這些寄存器，既可以將EMIF配置成為不同類型、不同位寬的總線接口，又可以配置總線讀寫時序的速度。由于EMIF接口的這一優(yōu)勢，設(shè)計者使用集成EMIF接口的控制芯片時，無論是擴(kuò)展外部存儲設(shè)備，還是利用EMIF接口進(jìn)行外部設(shè)備的讀取，其難度都大大降低。這在一定程度上也使得具有EMIF接口的高速控制核心(TMS320C6000系列的DSP)在將來能夠得到更加廣泛的應(yīng)用。