外部存储器接口课件

1、第六章第六章 外部存储器接口外部存储器接口(EMIF) 6.1 接口信号与控制寄存器接口信号与控制寄存器EMIF(External Memory Interface)外部存储器接口外部存储器接口为为DSP芯片与众多外部设备之间提供一种连接方式，芯片与众多外部设备之间提供一种连接方式，EMIF最常见的用途就是同时连接最常见的用途就是同时连接FLASH和和SDRAM。EMIF性能优良，跟外部性能优良，跟外部SDRAM和异步器件连接时，具有和异步器件连接时，具有很大的方便性和灵活性。很大的方便性和灵活性。根据根据DSP器件的不同，器件的不同，EMIF数据总线可以是数据总线可以是32位、位、16位或位

2、或8位。位。 6.1 EMIF接口信号接口信号 主要特点是：主要特点是： u系统需要为系统需要为C67x提供一个外部时提供一个外部时钟。该外部时钟由钟。该外部时钟由ECLKIN输入输入后会产生后会产生EMIF接口的时钟信号接口的时钟信号ECLKOUT。uSBSRAM接口、接口、SDRAM接口和接口和异步接口的信号合并复用。由于异步接口的信号合并复用。由于不需要进行后台刷新，系统中允不需要进行后台刷新，系统中允许同时具有这许同时具有这3种类型的存储器。种类型的存储器。uCE1空间支持所有的空间支持所有的3种存储器接种存储器接口。口。u同步存储器接口提供同步存储器接口提供4 字突发访字突发访问模式

3、。问模式。uSDRAM接口更灵活，支持更广接口更灵活，支持更广泛的泛的SDRAM配置。配置。EMIF接口地址接口地址 虽然虽然C6000提供提供32位地址寻址能力，但是经位地址寻址能力，但是经EMIF直接输直接输出的地址信号只有出的地址信号只有EA21:2。一般情况下，。一般情况下，EA2信号对应逻信号对应逻辑地址辑地址A2，但这并不意味着，但这并不意味着DSP访问外存时只能进行字访问外存时只能进行字(32 bit)或双字或双字(64 bit)的存取。实际上内部的存取。实际上内部32位地址的最低位地址的最低23位经译码后由位经译码后由BEx输出，是能够控制字节访问的。某些情输出，是能够控制字节

4、访问的。某些情况下，况下，EA2还可能对应最低位逻辑地址还可能对应最低位逻辑地址A1或或A0EMIF接口宽度与字节定位接口宽度与字节定位 C67x的的EMIF可以访问可以访问8/16/32位宽度的存储器，支持位宽度的存储器，支持little-endian和和big-endian模式。最低位逻辑地址规定由模式。最低位逻辑地址规定由EA管脚输出，管脚输出，EMIF内部会自动根据访问数据的字长，将逻辑内部会自动根据访问数据的字长，将逻辑地址作移位调整输出。地址作移位调整输出。 EMIF控制寄存器控制寄存器 uEMIF接口由一组存储器映射的寄存器进行控制与维护，接口由一组存储器映射的寄存器进行控制与维

5、护，包括配置各个空间的存储器类型和设置读写时序等。包括配置各个空间的存储器类型和设置读写时序等。uGBLCTL寄存器完成对整个片外存储空间的公共参数的寄存器完成对整个片外存储空间的公共参数的设置，设置，CExCTL寄存器分别控制相应存储空间的存储器寄存器分别控制相应存储空间的存储器类型和接口时序，另外类型和接口时序，另外3个个SDRAM寄存器负责控制所有寄存器负责控制所有属于属于SDRAM空间的存储接口情况空间的存储接口情况 GBLCTL寄存器寄存器字段名称字段名称取值取值符号常量符号常量说明说明HOLDHOLD输入位0LOWHOLD输入为低，外部器件请求EMIF总线1HIGHHOLD输入为高

6、，没有外部总线请求HOLDAHOLDA输出位0LOWHOLDA输出为低，外部器件占用EMIF总线1HIGHHOLDA输出为高，外部器件未占用EMIF总线NOHOLD外部NOHOLD使能位0DISABLE禁用NOHOLD，HOLDA输出信号应答HOLD输入的请求1ENABLE使能NOHOLD，忽略HOLD输入的请求EKENECLKOUT输出使能位0ECLKOUT输出为低电平1ECLKOUT输出时钟信号(缺省)CLK1EN对C6713、C6712C、C6711C该位必须设置为0CLK2ENCLKOUT2输出使能位0DISABLECLKOUT2输出为高电平1ENABLECLKOUT2输出时钟信号CE

7、xCTL寄存器寄存器 字段名称字段名称取值取值符号常量符号常量说明说明(时间单位为时钟周期数时间单位为时钟周期数)WRSETUP0-FhOF(value)写操作建立时间，写触发之前地址、片选和字节使能信号的时钟周期数WRSTRB0-3FhOF(value)写操作触发时间WRHLD0-3hOF(value)写操作保持时间，写触发之后地址、片选和字节使能信号的时钟周期数RDSETUP0-FhOF(value)读操作建立时间，读触发之前地址、片选和字节使能信号的时钟周期数TA0-3hOF(value)对外部CE空间两次访问的最小时间间距RDSTRB0-3FhOF(value)读操作触发时间MTYPE

8、 0hASYNC88位异步接口1hASYNC1616位异步接口2hASYNC3232位异步接口3hSDRAM3232位SDRAM4hSBSRAM3232位SBSRAM8hSDRAM88位SDRAM9hSDRAM1616位SDRAMAhSBSRAM88位SBSRAMBhSBSRAM1616位SBSRAMRDHLD0-7OF(value)读操作保持时间，读触发之后地址、片选和字节使能信号的时钟周期数SDCTL寄存器寄存器字段名称字段名称取值取值符号常量符号常量说明说明SDBSZSDRAM逻辑块的数量02Banks1个逻辑块选择引脚(2个逻辑块)14Banks2个逻辑块选择引脚(4个逻辑块)SDRS

9、Z0-3hSDRAM行数011ROW11个行地址引脚(每个逻辑块2048行)1h12ROW12个行地址引脚(每个逻辑块4096行)2h13ROW13个行地址引脚(每个逻辑块8192行)SDCSZ0-3hSDRAM列数09COL9个列地址引脚(每行512单元)1h8COL8个列地址引脚(每行256单元)2h10COL10个列地址引脚(每行1024单元)RFEN刷新使能位，如果不使用SDRAM，确保RFEN=00DISABLE禁用SDRAM刷新1ENABLE使能SDRAM刷新INIT初始化位0NO不起作用1YES初始化SDRAMTRCD0-FhOF(value)设置SDRAM的tRCD值(单位为E

10、MIF时钟周期数)，TRCD=tRCD/tcyc-1TRP0-FhOF(value)设置SDRAM的tRP值(单位为EMIF时钟周期数)，TRP=tRP/tcyc-1TRC0-FhOF(value)设置SDRAM的tRC值(单位为EMIF时钟周期数)，TRC=tRC/tcyc-1SDTIM寄存器寄存器 字位名称字位名称值值使用说明使用说明XRFR0-3h控制控制SDRAM刷新次数刷新次数01次刷新次刷新1h2次刷新次刷新2h3次刷新次刷新3h4次刷新次刷新CNTR0-FFFh当前刷新计数器的数值当前刷新计数器的数值PERIOD0-FFFh设置刷新周期数设置刷新周期数SDEXT寄存器寄存器 字位

11、名称字位名称值值使用说明使用说明WR2RD01设置写操作与读操作之间最小的间隔时钟周期设置写操作与读操作之间最小的间隔时钟周期WR2DEAC03h设置写操作与设置写操作与DEAC/DCAB操作之间最小的间隔时钟周期操作之间最小的间隔时钟周期WR2WR01设置写操作与写操作之间最小的间隔时钟周期设置写操作与写操作之间最小的间隔时钟周期R2WDQM03h设置中断读的写操作中，设置中断读的写操作中，BEx信号要保持的最小时间信号要保持的最小时间RD2WR07h设置读操作与写操作之间最小的间隔时钟周期设置读操作与写操作之间最小的间隔时钟周期RD2DEAC03h设置读操作与设置读操作与DEAC/DCAB

12、操作之间最小的间隔时钟周期操作之间最小的间隔时钟周期RD2RD01设置同一设置同一CE空间上两个读操作之间最小的间隔时钟周期空间上两个读操作之间最小的间隔时钟周期THZP03h设置设置SDRAM的的tHZP参数参数TWR03h设置设置SDRAM的的tWR参数参数TRRD01设置设置SDRAM的的tRRD参数参数TRAS07h设置设置SDRAM的的tRAS参数参数TCL01设置设置SDRAM的的tCAS参数参数设置设置0表示表示2个个ECLKOUT周期；设置周期；设置1表示表示3个个ECLKOUT周期周期uSRAM是是Static Random Access Memory的缩写，中文含义为静态的

13、缩写，中文含义为静态随机访问存储器，它是一种类型的半导体存储器。随机访问存储器，它是一种类型的半导体存储器。“静态静态”是指只要是指只要不掉电，存储在不掉电，存储在SRAM中的数据就不会丢失。这一点与中的数据就不会丢失。这一点与DRAM不同，不同，DRAM需要进行周期性的刷新操作。需要进行周期性的刷新操作。 同时，我们不应将同时，我们不应将SRAM与只与只读存储器读存储器(ROM)和和Flash Memory相混淆，因为相混淆，因为SRAM是一种易失性是一种易失性存储器，它只有在电源保持连续供应的情况下才能够保持数据。存储器，它只有在电源保持连续供应的情况下才能够保持数据。“随随机访问机访问”

14、是指存储器的内容可以任意顺序访问，而不管前一次访问的是指存储器的内容可以任意顺序访问，而不管前一次访问的是哪一个位置。是哪一个位置。 uDRAM是是Dynamic RAM的缩写，中文含义为的缩写，中文含义为动态随机存取存储器，动态随机存取存储器，需要不断的刷新，才能保存数据。而且是行列地址复用的，许多都有需要不断的刷新，才能保存数据。而且是行列地址复用的，许多都有页模式。页模式。SDRAM：Synchronous DRAM，即数据的读写需要时钟，即数据的读写需要时钟来同步。来同步。 u一个是静态的，一个是动态的，静态的是用的双稳态触发器来保存信一个是静态的，一个是动态的，静态的是用的双稳态触发

15、器来保存信息，而动态的是用电子，要不时的刷新来保持。息，而动态的是用电子，要不时的刷新来保持。uDRAM容量大，容量大，SRAM容量小容量小 6.2 SDRAM接口设计接口设计 SDRAM的结构的结构接口信号与接口信号与SDRAM配置配置对对SDRAM的读写，需要依次分别给出行地址的读写，需要依次分别给出行地址(row)和列地和列地址址(column) SDRAM的控制的控制EMIF所支持的所支持的SDRAM控制命令控制命令 命令命令功能功能DCABDeactivate，关闭所有的存储器，也称为prechargeDEAC关闭单个存储体ACTV激活所选的存储体，并选择存储器的某一行READ输入起

16、始的列地址，开始读操作W RT输入起始的列地址，开始写操作MRSMode Register Set，设置模式寄存器REFRRefresh，使用内部地址自动进行周期性刷新ACTV命令命令 ACTV命令的作用是激活存储器中的相关页，以尽量降低后续访问的延迟。命令的作用是激活存储器中的相关页，以尽量降低后续访问的延迟。每次读每次读/写写SDRAM中新的一行之前，中新的一行之前，EMIF会自动发出会自动发出ACTV命令。命令。READ 读命令读命令 对对SDRAM的突发访问，读取的突发访问，读取3个数据个数据 WRT 写命令写命令 对对SDRAM写写3个数据个数据 EMIF与与SDRAM的接口时序由的

17、接口时序由SDCTL、SDTIM和和SDEXT寄存器寄存器控制，如何设置上述时间参数，需要用户去查看具体控制，如何设置上述时间参数，需要用户去查看具体SDRAM芯芯片的器件手册片的器件手册 接口时序的设计接口时序的设计 参数参数说明说明ECLKOUT时钟时钟周期数周期数tRCREFR命令到ACTV、MRS或是下一个REFR命令之间的时间TRC+1tRCDACTV命令到READ或WRT命令之间的时间TRCD+1tRPDCAB/DEAC命令到ACTV、MRS、REFR命令之间的时间TRP+1tCLSDRAM的CAS延迟时间TCL+2tRASACTV命令到DCAB/DEAC命令之间的时间TRAS+1

18、tRRDACTV 块A到ACTV 块B之间的时间TRRD+2tWRC6000最后一个输出数据到DCAB/DEAC命令之间的时间TWR+1tHZPDCAB/DEAC命令到SDRAM输出高阻之间的时间THZP+1接口时序的设计接口时序的设计 外部存储器读写示例外部存储器读写示例程序类型：程序类型：u汇编程序汇编程序u直接寄存器操作的直接寄存器操作的C语言程序语言程序u基于基于CSL的的C语言程序语言程序u基于基于DSP/BIOS的的C语言程序语言程序SDRAM 读写示例读写示例 示例示例06016.3 异步接口设计异步接口设计EMIF异步接口提供了4个控制信号，这4个控制信号可以通过不同的组合实现

19、与不同类型异步器件的无缝接口(glueless interface)。EMIF 异步读时序异步读时序u建立时间：从存储器访问周期开始(片选、地址有效)到读/写选通有效之前u触发时间：读/写选通信号从有效到无效u保持时间：从读/写信号无效到该访问周期结束EMIF 异步写时序异步写时序EMIF 异步读时序异步读时序序号序号时序参数时序参数说明说明最小最小(ns)最大最大(ns)1tosu输出建立时间RS*E-1.72toh输出保持时间RH*E-1.73tsu建立时间6.54th保持时间15td延迟时间1.578tosu输出建立时间WS*E-1.79toh输出保持时间WH*E-1.710td延迟时间

20、1.5711tosu输出建立时间(WS-1)*E-1.7表中RS为读建立时间，RST为读触发时间，RH为读保持时间，WS为写建立时间，WST为写触发时间，WH为写保持时间，E为ECLKOUT周期 参数参数说明说明W_SETUP/R_SETUP 读读/写建立时间宽度写建立时间宽度W_STROBE/R_STROBE 读读/写触发时间宽度写触发时间宽度W_HOLD/R_HOLD 读写保持时间宽度读写保持时间宽度MTYPE 异步器件数据总线宽度异步器件数据总线宽度MTYPE = 0时选择时选择8位总线位总线MTYPE = 1时选择时选择16位总线位总线MTYPE = 2时选择时选择32位总线位总线配置

21、配置ASIZE位确定了位确定了EM_A和和EM_BA引脚的功能引脚的功能CE1CTL控制寄存器控制寄存器FLASH 的读时序的读时序参数参数描述描述速度等级速度等级(ns)70R8090120tRC读循环时间708090120tACC地址到输出延迟708090120tCE芯片使能到输出延迟708090120tOE输出使能到输出延迟30303550tDF芯片使能到输出高阻态25253030tDF输出使能到输出高阻态25253030tOEH输出使能保持时间读0触发器和数据轮询10tOH来自地址的输出保持时间0FLASH 的读时序的读时序数据是在Strobe阶段结束，ARE信号变高之前的时钟上升沿处

22、被DSP读取，因此可以得出读操作中CE1空间控制寄存器有关参数设定的3个限制条件，设EMIF时钟频率为100MHz，得时钟周期E为10ns，则计算如下：uSetup+Strobe(tacc(f)+tsu+tdmax)/E=(90+6.5+7)/10=10.3uSetup+Strobe+Holdtrc(f)/E=90/10=9uHold(th-toh(f)/E=(1-0)/10=0.1一般Setup可取1，这样由第1个条件便可以得出Strobe的值为10；再由第2和第3个条件得到Hold的值为1。FLASH 的写时序的写时序 FLASH 的写时序的写时序 参数参数描述描述速度等级速度等级(ns)

23、70R8090120tWC写循环时间708090120tAS地址建立时间0tAH地址保持时间45454550tDS数据建立时间35354550tDH数据保持时间0tOES输出使能建立时间0tGHWL在写之前的读恢复时间0tCSCE#建立时间0tCHCE#保持时间0tWP写脉冲宽度35353550tWPH写脉冲宽度(高电平)30tWHWH1程序操作字节9s字11stWHWH2扇区删除操作0.7tVCSVCC建立时间50stRBRY/BY的复位时间0tBUSY有效的程序/删除到RY/BY复位90FLASH 的写时序的写时序 对于写操作，Setup、Strobe和Hold这3个参数可以依照下面的条件

24、来确定：uStrobetwp(f)/E=35/10=3.5uSetupStrobetwph(f)/E=30/10=3uSetup+Strobe+Holdtwc(f)/E=90/10=9Setup值和Hold值均取1，则Strobe的值为7因此得到CE1CTL控制寄存器各字段的值，MTYPE设为2对应32位异步接口。uRDSETUP = 1 WRSETUP = 1uRDSTRB = 10 WRSTRB = 7uRDHLD = 1 WRHLD = 1 泰克混合示波器泰克混合示波器 MSO4104 TektronixCE1 写时序写时序 EMIF=50MHzCE1CTL = 0 x21228422

25、CE1 写时序写时序 EMIF=50MHzCE1CTL = 0 x21228422 命令顺序命令顺序第第1写周期写周期第第2写周期写周期第第3写周期写周期第第4写周期写周期第第5写周期写周期第第6写周期写周期地址地址数据数据地址地址数据数据地址地址数据数据地址地址数据数据地址地址数据数据地址地址数据数据写入字写入字5555H AAH 2AAAH 55H 5555H A0H 写入地址写入地址Data 扇区擦除扇区擦除5555H AAH 2AAAH 55H 5555H 80H 5555H AAH 2AAAH 55H SAX30H 块擦除块擦除5555H AAH 2AAAH 55H 5555H 80H 5555H AAH 2AAAH 55H BAX 50H 芯片擦除芯片擦