双端口RAM在ARM 与DSP通信系统中的应用

　　后PC 时代，由于网络技术和集成电路技术的迅速发展，利用嵌入式系统进行数字信号处理与传输成为可能。在ARM 和DSP 构成的双处理器系统中，嵌入式作为主设备，主要完成数据处理、存储与网络传输工作，而DSP 作为从设备需要负责复杂的算法实现。

　　在此高速数据采集和处理系统中，随着采样数据量的增大和处理任务的增加，对数据的传送要求越来越高，如果在两个系统端口之间没有能够高速传送数据的接口，将会造成数据传送的阻塞，严重影响系统的实时性与处理数据的能力，因此此系统设计的重点之一是主从设备之间的数据通信。本文介绍用双端口RAMIDT70261 完成TMS320C6211DSP 与嵌入式ARM920T之间的数据通信。

　　1 IDT70261双端口RAM功能简介

　　IDT70261 是美国IDT 公司生产的高速16K×16 的双端口SRAM,其典型功耗为750mW,它具有两个等级的存取时间：商业级有 15/20/25/35/55 ns （max），工业级有20/25/35/55ns （max）。双端口RAM 有两个完全独立的端口，它们各自有一套相应的数据总线、地址总线和控制总线，允许两个控制器单独或异步的读写其中任意一个存储单元。两个端口具有同样的对双端口RAM 的读写操作能力，但是当两个端口同时对同一地址进行读写操作时，会因为数据的冲突而造成存储或读取的错误。对同一存储单元的操作存在以下四种情况：

　　（1） 两个端口不同时对同一地址单元进行读写数据。

　　（2） 两个端口同时对同一地址单元进行读出数据。

　　（3） 两个端口同时对同一地址单元进行写入数据。

　　（4） 两个端口同时对一个地址单元，一个写入数据，另一个读出数据。

　　前两种情况不会造成对双端口RAM的读写错误，第三种情况会造成写入数据的错误，第四种情况会造成读出错误。为了避免对双端口RAM 造成读写错误，IDT70261 有以下几种仲裁控制方法。

　　1.1 遇忙逻辑控制

　　当双端口同时对同一地址单元进行控制时，IDT70261 提供一种/BUSY 控制机制。双端口不对同一地址单元进行控制时，两个端口的/BUSY 引脚都为高，左右两个端口均可正常访问存储空间。当两个端口对同一地址单元进行存取时，一个端口的/BUSY 引脚为高（允许对存储空间的读写操作），另一个端口的引脚为低（禁止对存储空间的读写操作），哪一个请求信号在前，其端口引脚为高，另一个为低。两个端口请求读写的时间差最小为5ns,当时间小于5ns 时，系统会自动允许一个引脚读写，屏蔽另外一个引脚，防止出现对同一地址单元的读写错误。

　　1.2 中断控制机制

　　IDT70261 具有中断输出功能，中断工作时，双端口RAM 的两个最高地址单元3FFE、3FFF 作为"邮箱"来传递相应的命令。当中断功能不使用时，3FFE、3FFF两个单元作为正常的存储单元使用。下面介绍中断工作原理。

　　左端口写地址单元3FFF,/INTR 变为有效（低电平），向右端口发送中断请求，右端口响应中断请求后，可向3FFF 地址单元执行一次读操作，清除中断标志（/INTR 变为高电平）。同理，右端口写地址单元3FFE,/INTL 变为有效（低电平），向左端口发送中断请求，左端口响应中断请求后，可向3FFE 地址单元执行一次读操作，清除中断标志（/INTL 变为高电平）。

　　1.3 令牌传递原理

　　IDT70261 内部有8 个独立于双端口RAM 的逻辑锁存单元，用来标明共享的双端口RAM 是否正在使用。在此工作模式下，/SEM 用作锁存器的"片选"信号，地址线A2~A0 用来寻址8 个标志锁存器，数据线D0用来标志锁存器的状态。

　　端口向锁存器写入0 表示申请控制权，写入1 表示放弃使用权。当左端口要使用双端口RAM 时，先写入0 到标志锁存器，然后读出标志锁存器的状态，若读出的值为0,则左端口获得该存储单元的使用权；若读出的值为1,表明右端口正在使用该存储单元。

　　此时，左端口要么循环检测锁存器状态，直到右端口使用结束，要么向锁存器写入1,撤销请求。同理，若右端口使用双端口RAM 时，仍按照上述步骤进行操作[1,2].

2 基于IDT70261的接口电路

　　本系统为视频数据采集处理系统，当摄像头采集后的数据经DSP 压缩编码后输入到双端口RAM 芯片中，ARM 处理器接收到数据请求后，接收图像数据，对数据进行存储和传输工作，最终将图像经过解码显示在终端PC 机上。

　　基于IDT70261 的接口电路图如图1 所示，此系统采用中断控制机制，双端口RAM 的一些功能引脚并不需要全部使用。双端口RAM 的左端是ARM920T芯片，右端是TMS320C6211 DSP 芯片。双端口RAM两个独立的数据线D0L-D15L 和D0R-D15R 分别与ARM920 芯片和DSP 芯片连接，地址线A0L-A13L 和A0R-A13R 也分别与上述两芯片连接。/CE 为芯片使能引脚，R/W 为读写控制引脚，/OE 为输出使能引脚，/INT 为中断标志引脚，/BUSY 为遇忙控制引脚，其连接电路如图1 所示。

图1 接口电路