PC104总线与DSP数据通信接口设计

　　用DSP芯片进行实时高速的数字信号处理已经在军事、工程中有着十分广泛地应用。在工程应用中，工业控制计算机采集数据，然后通过PC104总线向DSP芯片传递实时数据，由DSP芯片完成算法的处理。PC104总线与DSP芯片之间的数据通信控制用CPLD来实现。本文是CPLD在工程中的一种应用。

　　1引言

　　从1982年世界上诞生了首枚DSP芯片后，经过20多年的发展，现在的DSP属于第五代DSP器件。其系统集成度更高，已将DSP芯核及外围器件综合集成到单一芯片上，DSP逐渐成为数字信号处理器的代名词。同时，数字信号处理技术在理论和算法上也取得了突破性进展，他本身也形成了比较完善的理论体系，包括数据采集、离散信号与离散系统分析、信号估计、信号建模、信号处理算法等内容。DSP技术已在航空航天、遥测遥感、生物医学、自动控制、振动工程、通讯雷达、水文科学等许多领域有着十分广泛的应用。通过数据采集系统将原始数据传送到DSP，DSP完成算法的处理是工程上的一种应用模式,数据的传送可以通过各种计算机总线来实现。

　　PC104是一种专门为嵌入式控制而定义的工业控制总线，PC104与普通PC总线控制系统的主要区别是:

　　(1)小尺寸结构。

　　(2)堆栈式连接。

　　(3)轻松总线驱动。

　　PC104有2个版本，8位和16位，分别与PC和PC/AT相对应。PC104 PLUS则与PCI总线相对应。本文主要涉及的是PC104与DSP的16位数据通信接口设计，采用了CYPRESS公司的双端口静态读写存储器CY7C028V15AC作为共享存储器，双端口RAM右侧接ADI公司的DSP芯片T S101，左侧接PC104总线，控制逻辑用ALTERA公司ACEX系列CPLD中的EP1K100TC208来实现。

　　2双端口RAM访问模式

　　CY7C028V15AC是16 b×64 k的双端口RAM，支持高速的访问，访问速度为20 ns，支持左右2个端口完全异步访问。2个端口的选通信号有效，则双端口RAM两侧可以同时对双端口RAM进行读写操作。需要解决的是当同时访问到一个存贮块时的冲突问题。有2种方法可以解决访问冲突：一种是信号令牌传递方式，双端口RAM内部提供了8个Semaphore锁存单元，可以在逻辑上把双端口RAM划分为8个区段;当某个端口要访问某个区块时，首先向相应的锁存单元请求令牌，以确定访问是否会产生冲突，即向某一个锁存单元写“0”，然后读回所写数据，如果成功，则对应于该锁存单元的块是空闲的，可以访问，否则就不能访问。当一侧正在访问双端口RAM的某一块，则相应的锁存单元对另一侧是不能访问的。申请令牌通过读写I/O的方式实现，实际用到的是双端口RAM左右两侧数据总线的D0位，地址总线的A2~A0位(其译码对应于8个锁存单元)，以及左右两侧对锁存单元访问的使能控制端SEML和SEMR。另一种方式是中断方式。在中断方式下，RAM最高的两个地址作为通讯邮箱，FFFEH分配给右端口，FFFFH分配给左端口。两个邮箱的使用方法一致。以右端口为例，当DSP向FFFEH地址写任意一个值时，左端口的中断请求信号INTL有效，当响应完中断请求后，PC104总线读一次FFFEH地址就可以INTL清除中断。