雙口RAM芯片CY7C028的INS/GPS組合導航系統(tǒng)
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在組合導航系統(tǒng)中，CY7C028與兩個DSP芯片TMS320VC33和TMS320F240之間的接口電路如圖3所示。TMS320VC33的數(shù)據(jù)線寬度為32位，而CY7C028的數(shù)據(jù)位寬為16位，因此采用將TMS320VC33數(shù)據(jù)總線的低16位與雙口RAM的數(shù)據(jù)總線相連。TMS320VC33在發(fā)送32位的數(shù)據(jù)至又口RAM時，分兩次完成，先寫低16位，再寫高16位。從雙口RAM讀取數(shù)據(jù)操作與發(fā)送類似。如前所述，使用雙口RAM的關(guān)鍵是解決左右端口同時操作同一RAM單元的競爭問題。圖3中采用了硬件判優(yōu)的方法，即將左右端口的BUSY信號經(jīng)相應處理后分別引至支持插入等待時序的TMS320VC33和TMS320F240的對應引腳，以解決左右端口對同一單元的爭用問題。
為了使整個系統(tǒng)成為完全可編程系統(tǒng)，增加系統(tǒng)的靈活性，系統(tǒng)中邏輯控制選用可編程的邏輯器件GAL實現(xiàn)，GAL選用Lattice公司的GAL20V8B芯片，并采用Lattice公司提供的ispDesignEXPERT集成開發(fā)軟件對其進行邏輯編程。IspDesignEXPERT支持多種硬件編程語言，系統(tǒng)中采用ABEL語言進行編程。左、右兩端GAL的輸入管腳信號定義如圖3中所示。
左端譯碼電路的邏輯方程為：
CE0L=DSA15#PS A15;
R/WL=R/WSTRB;
OEL=R/W STRB;
BUSYL=READY;
CE0L、R/WL、OEL分別為雙口RAM左端口的片選、讀/寫及輸出使能控制信號。BUSYL為引至
TMS320F240 READY引腳的信號。
在右端譯碼電路中，引至TMS320VC33 RDY引腳的信號為雙口RAM右端口輸出信號BUSYR，其余邏輯控制信號編程與左端類似，不再多述。
CY7C028具有64K字的存儲空間，存儲資源較為豐富。系統(tǒng)設(shè)計時，根據(jù)實際需要將其前32K字存儲空間作為TMS320F240仿真程序的存儲空間，將其后32K字的存儲空間作為雙DSP的共享數(shù)據(jù)存儲空間。這樣設(shè)計，既減小了電路板面積又簡化了系統(tǒng)的構(gòu)成。在本系統(tǒng)中，CY7C028共享數(shù)據(jù)存儲區(qū)的數(shù)據(jù)確定如下：TMS320F240端為0x8000～0xFFFF,TMS320VC33端為0xC88000～0xC8FFFF。
采用上述接口電路，使得導航計算機系統(tǒng)電路簡單、可靠性高，同時使主從計算機之間具有很高的通信速度。經(jīng)實驗測試，在傳輸4K字節(jié)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)過程中，其傳輸速率高達6.6M字節(jié)/秒，能很好地滿足系統(tǒng)導航解算周期為5ms的實時性要求。
2.3 雙口RAM的分區(qū)處理及軟件設(shè)計
利用雙口RAM的BUSY信號線，雖然可以保證左右兩個端口能可行地完成數(shù)據(jù)的傳送，但當兩個端口對同一地址單元同時存取數(shù)據(jù)時，其中一個端口要處于等待狀態(tài)。對于導航系統(tǒng)來說，插入等待狀態(tài)會降低數(shù)據(jù)交換率，這在一定程度上會影響系統(tǒng)的實時性。為了盡可能地避免出現(xiàn)等待狀態(tài)，結(jié)合系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)總以幀的方式進行數(shù)據(jù)處理的特點，在對雙口RAM編程時，采用了地址分區(qū)方式。即將共享數(shù)據(jù)區(qū)按一定的標準劃分成若干個數(shù)據(jù)并制定相應的軟件協(xié)議，使得主、從機以適當?shù)臅r序讀寫數(shù)據(jù)，從而避免對同一單元的競用，提高實時性。
在本系統(tǒng)中，主、從機之間需要交換的數(shù)據(jù)主要是與GPS接收機、彈載計算機、火控系統(tǒng)、地面檢測系統(tǒng)進行雙向通信的數(shù)據(jù)。軟件分區(qū)處理時，按照交換數(shù)據(jù)的類型將雙口RAM的共享存儲區(qū)從起始單元開始分成四個大的數(shù)據(jù)區(qū)，數(shù)據(jù)區(qū)大小由實際的數(shù)據(jù)幀長度確定。每個大數(shù)據(jù)區(qū)又細分為一個數(shù)據(jù)接收緩沖區(qū)和一個數(shù)據(jù)發(fā)送緩沖區(qū)，且每個緩沖區(qū)都定義有相應的數(shù)據(jù)存取基地址和讀、寫指針。主、從機根據(jù)緩沖區(qū)數(shù)據(jù)存取基地址及讀、寫指針，對相應單元進行讀、寫操作，整個緩沖區(qū)等效于一個環(huán)形數(shù)據(jù)。若緩沖區(qū)大小設(shè)置合理，當新數(shù)據(jù)覆蓋舊數(shù)據(jù)時，舊數(shù)據(jù)已經(jīng)處理，既不會遺漏數(shù)據(jù)又節(jié)省了存儲單元。
在本系統(tǒng)中，所有對外部系統(tǒng)的通信工作均由從機TMS320F240通過擴展串口ST16C554來完成?？紤]到整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理流程及時序要求，在TMS320F240的軟件設(shè)計中，數(shù)據(jù)接收采用中斷方式，數(shù)據(jù)發(fā)送則是在軟件的主流程內(nèi)部維持一個無限循環(huán)，將發(fā)送程序駐留在此循環(huán)中，通過查詢發(fā)送緩沖區(qū)的讀、寫指針，實時發(fā)送數(shù)據(jù)。ST16C554共有四個串口，分別負責與前述四個外部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信。主機TMS320VC33只需對雙口RAM中相應的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)寫入要發(fā)送的數(shù)據(jù)或讀取需要的數(shù)據(jù)即可。鑒于主、從機對這四種類型數(shù)據(jù)的存取操作程序類似，在此只給出TMS320F240接收火控系統(tǒng)數(shù)據(jù)和TMS320VC33讀取火控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的程序流程圖，分別如圖4和圖5所示。其中，Base為火控系統(tǒng)數(shù)據(jù)接收緩沖區(qū)數(shù)據(jù)存取基地址。
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