如何利用FIFO去实现DSP间双向并行异步通讯？

　　在多CPU的分布式信号处理系统中，往往涉及CPU间的通讯与数据交换，大数据量的数据传输一般采用DMA方式，而小数据量的数据交换采用并行接口则比较快速灵活。因此，对于传输速度要求较高的DSP间的小数据量的数据交换及通讯来说，要提高DSP的工作效率，不仅要求并行接口的响应快，而且必须采用异步方式以免相互等待。本文介绍了采用CYPRESS公司的FIFO芯片CY7C419来实现DSP间的双向并行异步通讯接口。该方法不仅比用TTL锁存器的方式速度快，而且译码逻辑简单，另外，由于FIFO芯片有一定的深度（256个），因此，在少于256个数据传输时，可实现零等待时间。
　　1 FIFO芯片简介
　　全满（FF）和全空（EF）标志用以防止数据溢出或不足;
　　
　　扩展输入（XI）、扩展输出（X0）、首次装载（FL）：用以实现无限的宽度及深度扩展，深度扩展技术可使操纵控制信号从一个元件并行传至另一个元件，因而消除了传输延迟的串行附加，其最高读、写速度可达50MHz，读写信号低电平有效;
　　当CY7C419独立使用或多片实现宽度扩展结构时，半空标志（HF）输出有效，在深度扩展结构中，该此脚输出扩展输出信息（XO）并告知下一个FIFO;
　　D0～D8为数据输入，Q0～Q8为数据输出。
　　R、W及MR分别为读、写及复位信号的输入端，它们均为低电平有效。
　　2 硬件结构与通讯流程
　　2.1 硬件结构
　　利用FIFO实现DSP间双向并行异步通讯的结构原理如图2所示。DSP56001和ADSP21020分别树熊美国Motorola和ADI公司的DSP芯片。两个CY7C419芯片U1、U2分别用于DSP56001和ADSP21020间双向并行接口的一个方向，其中U1用于完成DSP56001向ADSP21020的数据传送，U2则用于完成ADSP21020向DSP56001的数据传送。U1的全满标志（FF）与U2的全空标志（EF）通过缓冲器74LS245与DSP56001的数据总线相连，该缓冲器被映射为DSP56001数据区的一个地址单元（0x600），因此，DSP56001通过对该地址单元的读操作便可获知U1是否已写满以及U2是否有数所要读。同理，U2的全志（FF）与U1的全空标志（EF）通过一缓冲器74LS245连于ADSP21020的数据总线，该片74LS245补映射为ADSP21020数据区的一个地址单元（身份地址+0x100000），这样ADSP21020通过对该地址单元的读操作也可获知U2是否已写满以及U1是否有数据要读。另外，DSP56001对U1的写操作、对U2的读操作映射为对其数据存储区一个地址单元（0x200）的写、读操作;而ADSP21020对U2的写操作和对U1的读操作则被映射为对其数据存储区地址单元（身份地址+0x180000）的写、读操作。两个DSP芯睡均可同时对U1、U2进行复位操作。
　　DSP56001对双向口的读56FIFOR、写56FIFOW、复位56FIFORST及对标志口状态56FLGR的读信号可由DSP56001的地址线与读写信号译码获得;ADSP21020对双向口的读21FIFOR、写21FIFOW、复位56FIFORST及对标志口状态56FLGR的读信号则可由ADSP21020的地址线与读写信号译码获得。各译码输出的逻辑表达式如下：
　　
　　56FIFOR=AdEn+Ma10+Ma9+MRD
　　（映射地址为：0x200）
　　56FIFOW=AdEn+Ma10+Ma9+MWR
　　（映射地址为：0x200）
　　56FIFOORST=AdEn+Ma10+Ma9+MWR
　　（映射地址为：0x400）
　　56FLGR=AdEn+Ma10+Ma9+MRD
　　（映射地址为：0x600）
　　AdEn=DS+Ma15+Ma14+Ma13+Ma12+Ma11
　　21FIFOR=IDMAT+A21+A20+A19+RD
　　（映射地址为：身份地址+0x180000）
　　21FIFOW=IDMAT+A21+A20+A19+WR
　　（映射地址为：身份地址+0x180000）
　　FIFORST=（IDMAT+A21+A20+A19+WR）56FIFORST
　　（映射地址为：身份地址+0x200000）
　　21FLGR=IDMAT+A21+A20+A19+RD
　　（映射地址为：身份地址+0x100000）
　　
　　为区分两个DSP的读、写信号，在逻辑表达式中用MRD和MWR分别表示DSP56001的读、写信号RD和WR。ADSP21020作为主芯片同时与多个DSP56001（图2仅画出其中一个）相连，因此每一个DSP56001均有一个不同的身份地址，表示该身份地址的地址线（A25～A22）的译码结果为IDNAT。为简化硬件电路，译码逻辑均采用PAL器件实现。
　　2.2 软件流程
　　图3所示为DSP56001对并口进行读、写数据的软件流程。ADSP21020向DSP56001传送数据及从并行口读取由DSP56001传送过来的数据步骤与上述流程相同。对DSP56001和ADSP21020来说，并行接口均为异步双向口。当DSP56001要向ADSP21020传送数据时，首先读状态标志口（口地址0x600），若标志第0位为0（全满），则重复读状态标志口，直至标志第0位为1（数据未满，已被ADSP21020全部或部分读出）时，DSP56001才向接口（地址0x200）写入数据;当DSP56001要读取由ADSP21020传送过来的数据时，首先读状态标志口（口地址0x600），若标志第1位为0（全空），则重复读状态口，直至标志第1位为1时（不空，已邮ADSP21020写入数据），DSP56001读接口（地址0x200）即可获得所需数据。
　　该方法已成功应用于一台自动研制的基于DSP的实时模拟及被频信号采集与处理系统。实际运行结果表明，该方法不仅速度较高，而且译码逻辑也十分简单。