DSP与慢速设备接口的实现

摘要：介绍了DSP与慢速设备接口的一种时序转换方法。通过该方法，可以解决DSP与传统输入输出设备时序不匹配的问题，从而实现DSP与8080、6800等时序兼容的或其它慢速读写周期的输入/输出设备的直接连接，如液晶显示模块、打印机、键盘等。这种时序转换方法能使DSP在工业控制和测试设备中获得更加广泛的应用。

    关键词：DSP TMS320F206 液晶显示模块 时序匹配

DSP是一种高性能的数字信号处理器。由于其具有快速的计算能力和强大的信息处理能力，因此被广泛地应用到工业自动化、国防科研等领域中。与常规单片机相比，DSP的内部结构和时序发生了很大的变化。所以单片机适用的接口芯片，DSP并不一定适用。对于非常熟悉单片机电路的设计人员，在进行DSP电路设计时，应特别注意芯片的选型和时序的搭配。尤其在处理DSP与慢速设备或器件接口时，正确的时序搭配是至关重要的。

为了适应较慢的外部存储器和输入/输出设备，DSP配备了软件可编程等待状态发生器，可以将外部总线周期扩展到数个机器周期。由于受硬件条件的限制，这种扩展通常也是有限的，如C54XX系列的DSP最多只能扩展到14个机器周期，C2XX系列的DSP最多只能扩展到7个机器周期。但在实际应用过程中，经常会遇到读写周期更慢的输入/输出设备，如液晶显示模块、打印机、键盘等。因此，仅通过软件编程控制内部状态等待发生器是不能实现输入/输出时序匹配的，必须进行外部硬件扩展设计。

图1 TMS320F206的I/O读写时序

    在DSP与慢速外围设备接口设计过程中，通常采用双CPU的方法，由DSP完成高速数据处理和计算，用普通单片机（如51系列单片机）实现系统的输入/输出功能。这种方法由于采用两种结构不同的CPU，增加了系统的复杂性，而且接口和调试难度加大。本文将利用DSP的READY（外部设备准备就绪）引脚，通过硬件扩展实现外部状态自动等待，从而使DSP与慢速输入/输出设备能直接连接以实现访问的时序匹配。这种方法接口容易，硬件扩展电路并不复杂，而且内、外等待状态结合起来使用，可产生任何数目的等待状态，甚至可以将外部硬件等待状态设计为受控方式，只在需要的时候启动外部等待状态。这样，使用的时候就会更加灵活。

1 DSP的I/O读写时序

现以TMS320F206 DSP芯片为例进行介绍。其时钟频率设20MHz，它的外部读写时序如图1所示。

TMS320F206的读周期为一个时钟周期（5ns），写周期为两个时钟周期。读、写操作数据的保持时间T1、T2只有几个纳秒。内部可编程等待状态发生器最多只能扩展到等待7个时钟周期，即350ns。利用内部状态等待，只能实现DSP与常用单片机的外围芯片的读写时序相匹配。

图2 液晶模块的写时序 图2 液晶模块的读时序

2 慢速设备的读写时序

现以MDL（S）16465字符液晶显示模块为例进行介绍。其读写时序如图2和图3所示。

该液晶模块的读写周期Tcyc最小为1000ns。脉冲宽度Pw最小为450ns，读写操作数据保持时间最小为10ns。如果采用直接连接方式将TMS320F206与该液晶模块接口，即使采用最大的状态等待数目，DSP的读写时序也不能满足该液晶模块的要求。为实现二者的时序匹配，本文将给出一种合适的外部硬件等待扩展方法，以实现DSP与液晶模块的直接读写访问控制。

3 DSP的READY信号

TMS320F206提供两种状态等待选项，一种是片内状态等待产品器，可以实现有限的可编程状态等待；另一种是READY信号，利用它可进行硬件扩展，从片外产生任何数目的状态等待。

DSP在进行外部读写操作时，如果READY引脚信号为低电平，DSP将等待一个时钟周期后再次检查READY信号。在READY引脚被驱动至高电平之前，程序处于等待状态，将不会继续往下执行。如果不使用READY信号，DSP在进行外部访问期间内，READY应始终保持高电平。

利用DSP的READY信号和相关外部访问控制信号，通过硬件扩展，可以实现外部自动状态等待，从而使DSP能够与慢速外部设备进行直接连接访问。
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4 DSP与慢速外部设备的直接访问接口

外部状态等待硬件扩展电路采用一片12级的二进制波纹计数器74HC4040来实现，该芯片每一级的输出信号的频率为前级的一半。将TMS

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