【乌拉喵.教程】LocalBus总线介绍及FPGA总线编程

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1.SRAM及工作原理介绍
2.DSP6713的LocalBus
3.FPGA对EMIF的时序译码
4.DSP6713的操作外设1
5.DSP6713的操作外设2
6.FPGA在LocalBus总线上扩片选应用
7.实现对FPGA内部逻辑块的控制

1.SRAM及工作原理介绍

sram是英文static ram的缩写，它是一种具有静止存取功能的内存，不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据。

对于处理器。它通过地址总线发出一个具有22位二进制数字的地址编码－－当中11位是行地址，另外11位是列地址，这是通过RAM地址接口进行分离的。行地址解码器（row decoder）将会首先确定行地址，然后列地址解码器（column decoder）将会确定列地址，这样就能确定唯一的存储数据的位置，然后该数据就会通过RAM数据接口将数据传到数据总线。

另外，须要注意的是，RAM内部存储信息的矩阵并非一个正方形的，也就是行和列的数目不是同样的。

引用网址：FPGA第一篇：SRAM工作原理 - yjbjingcha - 博客园

以cypress公司的静态存储器CY7C1041B为例：

内部的逻辑框图：

其中I/O0~15是通常意义上的数据总线DATA0~15。

真值表

写时序：

读时序：

2.DSP6713的LocalBus

TMS320C6713 DSP是美国TI推出的C6000系列DSP芯片的一款，它是32位高速浮点型DSP，时钟最高频率为200MHz。

外设资源为：

由于外设资源较少，且McxSP的接口有些时序并不标准，故多采用DSP6713+FPGA的方式扩展外设接口。

通过DSP6713的EMIF访问外部的SRAM的接线框图：

DSP6713通过EMIF发出的写时序:

DSP6713通过EMIF发出读时序：

DSP是怎么通过EMIF总线来读写外部的数据呢？

其实非常简单，对于应用层来说，只需要调用read、write函数，就可以通过EMIF总线发出上面的波形，外设设备比如FPGA，通过译时序，就可以实现让DSP读写自己的寄存器。

3.FPGA对EMIF的时序译码

直接看程序，其实就是按DSP的时序来译码的。

那么DSP是怎么来往S_reg1、S_reg2里写数据的呢？又怎么从指定地址中把数据读上来呢？

首先我们要明确一件事情，DSP是如何控制片选的，因为DSP往地址线上输出地址我们好理解，那片选又不是地址线，DSP怎么去控制不同的片选呢？

那么DSP程序如果要往S_reg1、S_reg2里写数据，那么DSP就执行如下命令就行：

write8（0xa000 4000,0x55）; //往S_reg1写数据0x55

write8（0xa000 4001, 0xaa）; //往S_reg2写数据0xaa

从FPGA里读取数据，就执行如下命令：

data=read8（0xb00c c000）; //从寄存器读数据数据存入data中

注：这里write8 read8只是示例，正常write8 read8是读写8位数据的意思，read8是无法读16位数据的，要用read16，这里只是为了和操作SRAM的程序保持一致，便于理解，表示下dsp应用上的读写操作。

4.DSP6713的操作外设1

DSP6713有4个片选，CS0~3，其中CS0是主要用于连接SDRAM，CS1用于连外部Flash，只剩下CS2、CS3两个片选了。

那么现在就有个问题，如果DSP6713对外不接FPGA，要接两个外设设备的话，最直接的方法就是一个片选带一个外设，比如接两个串口控制器82C52，那么就片选2接一个82c52，片选3接一个82c52。

82c52的内部逻辑框图：

DSP的接线方法：

那么新的问题来了，如果要再加两个82C52，共4个82C52的话，线要怎么接呢？片选不够了呀，尴尬。

这个时候数电中讲的一款芯片可以帮助我们，就是3-8译码器74HC138。

74HC138译码器可接受3位二进制加权地址输入（A0，A1和A2），并当使能时，提供8个互斥的低有效输出（Y0至Y7）。啥功能，直接看真值表就得了。

说白了，这个芯片就是16进制转10进制的一个转换芯片。

比如，16进制数是0x3，它的10进制值是3，那么就是Y3选中。

那么我们就靠这个芯片可以实现接4个82C52的功能了，怎么接呢？把DSP用不到的地址线接到3-8译码器的二进制输入端上（我们默认控制端E3、E2、E1是使能的）。

DSP的A6-A4接到了74HC138的A2-A0上，那么DSP要选中不同的82C52，那怎么操作呢？

靠地址来区分。

4片82C52分别接到了Y0、Y1、Y3、Y5上，那么对应的74HC138的A2-A0选通分别为000、001、011、101。

则对应DSP的地址为 0 00xx、0 01xx、0 11xx、1 01xx。（这里要注意，DSP的最低位为A2，不是A0，这个原因先不要去管，也就是把管脚A2当作软件上的A0）。

所以我们以选通“2”号82C52为例，看往里写数据软件怎么操作。

很简单，因为我们没有用到片选，所以write(0xa000 000c) 或者write(0xb000 000c)都可以操作到“2”号82C52的第0个寄存器。

write(0xa000 000d) 或者write(0xb000 000d)都可以操作到“2”号82C52的第1个寄存器。

以此类推。

5.DSP6713的操作外设2

在上面的基础上，我们上面使用的是4个82C52实现了4串口功能，现在有一个XR16C854可以一个芯片实现4串口功能。

可以发现这个芯片的地址线有3根，是A2-A0，延续4路82C52的图的话我们发现一个问题。

我们看原解法

芯片	74HC138 A2-A0	82C52 A1-A0
占线	DSP A6-A4	DSP A3-A2
线数	3	2

要还用这种接法

芯片	74HC138 A2-A0	XR16C854 A2-A0	结论，A4冲突，不能用
占线	DSP A6-A4	DSP A4-A2
线数	3	3

即XR16C854得占3个线，也就是得占到DSP的A4、A3、A2了。多了一个A4。

和原来分给74HC138的A4冲突了。

所以要改74HC138的线，往上提一根。

芯片	74HC138 A2-A0	XR16C854 A2-A0	结论：可以实现功能。
占线	DSP A7-A5	DSP A4-A2
线数	3	3

这就说明一个问题，我们用于分片选的地址线，不能是太低位的线，否则很有可能出现和外设芯片占用地址线冲突的情况。

因此，一般我们用于片选的地址线都从最高选。

即推荐的接线方式

芯片	74HC138 A2-A0	XR16C854 A2-A0	结论：推荐。
占线	DSP A21-A19	DSP A4-A2
线数	3	3

6.FPGA在LocalBus总线上扩片选应用

最终，我们落脚到了FPGA，谨记一句话，只要数字芯片能实现的，FPGA都是能实现的。

所以，上面我们使用74HC138做的通过DSP高位地址扩展片选的功能，我们可以使用FPGA实现。我们最简单的方式就是先计算我们需要扩展几个片选，比如16个片选，那么4位地址线就可以区分出来，那么使用FPGA做一个4-16译码器就行了。接线上也很简单。

下面犯懒了，还是以3-8的来表示吧。

那么FPGA上的程序咋写嘞？

这就实现了对片选的译码。是不是非常简单。

7.实现对FPGA内部逻辑块的控制

还是那句话，只要数字芯片能实现的，FPGA都是能实现的。

那么，我们是不是可以把82C52做到FPGA内，当然是可以的。

那么我们的图变成了什么呢？

那么我们就直接在门阵中做一个串口模块就好了，这个模块这里就不讲了，不是今天的主题，咱们就认为现在门阵已经有这么一个模块。

这里展示下模块的一些功能：

可以看出，和82C52的芯片接口其实一样的。有片选、读写、地址、数据。

我们下面就把门阵代码直接放上来看吧，这里以操作“0”号串口模块为例。

把这里的模块调用4次，把s_sys_addr(21 downto 20)分不同的地址，即00、01、10、11，就行了。

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