肖玉娟，李洋洋，廖世文

（廣州海格通信集團股份有限公司，廣州 510663）

基于OMAP-L138的接口傳輸設(shè)計與實現(xiàn)

肖玉娟，李洋洋，廖世文

（廣州海格通信集團股份有限公司，廣州 510663）

介紹基帶處理中使用的DSP(OMAP-L138)和FPGA的兩個接口設(shè)計。EMIFA時序參數(shù)靈活，使用方便，應(yīng)用廣泛；UPP接口則應(yīng)用于高速數(shù)據(jù)傳輸場合。這對C6000系列接口設(shè)計和應(yīng)用具有普遍意義。

EMIFA；UPP；FIFO

0 引言

FPGA可用做DSP協(xié)處理器，或充當(dāng)高速數(shù)據(jù)處理器件或高速數(shù)據(jù)橋接器件。由于EMIFA具有靈活的時序參數(shù)，只需要極少的FPGA邏輯，在這種情況下，只需最低限度的設(shè)計工作，使用標(biāo)準(zhǔn)FIFO就可以達到目的，所以Texas Instruments DSP平臺[1]中的外部存儲器接口（EMIFA）被廣泛用做連接到FPGA的接口。若對于寬帶信號的高速數(shù)據(jù)交互，則需要采用更高速率的UPP接口[2]。本文主要介紹這兩種接口設(shè)計及應(yīng)用。

圖1 PLL0內(nèi)部主要結(jié)構(gòu)

1 EMIFA接口設(shè)計實現(xiàn)

OMAPL138 EMIFA上的數(shù)據(jù)總線可以是16位寬，也可以是8位寬。OMAPL138晶振輸入24MHz，經(jīng)過25倍的PLL乘法器后的頻率為600MHz。選擇DIV4.5分頻得到133.33MHz的EMIFA輸入時鐘源。產(chǎn)生EMIFA時鐘源的PLL0頻率配置如圖1所示。對于OMAPL138來說需要將片選、輸出時鐘、地址線、數(shù)據(jù)線、讀使能、寫使能等有關(guān)復(fù)用管腳設(shè)置為EMIFA的對應(yīng)功能管腳，其次將EMIFA模塊的電源控制打開，最后配置如圖2所示的異步CSn配置寄存器（CEnCFG）對應(yīng)支持CS2、CS3、CS4和CS5這四個存儲器空間。

圖2 異步CSn配置寄存器（CEnCFG）

本設(shè)計使用了如圖3所示的雙口RAM的機制，默認(rèn)讀寫的存儲深度為2000個16bit的數(shù)據(jù)。幀格式為：幀頭標(biāo)志+幀長度+數(shù)據(jù)的格式。其中幀頭0x5555表示，0xAAAA表示。DSP下發(fā)數(shù)據(jù)到FPGA：由DSP這邊組幀發(fā)到FPGA端，當(dāng)DSP把數(shù)據(jù)寫到W_RAM中后，更新幀頭標(biāo)志為0xAAAA，地址0x0000,一旦FPGA監(jiān)測到幀頭為0xAAAA，接著開始讀取W_RAM的數(shù)據(jù)，否則跳轉(zhuǎn)到上報數(shù)據(jù)狀態(tài)。FPGA讀完數(shù)據(jù)后，更新幀頭標(biāo)志位0x5555，表示上一幀數(shù)據(jù)已經(jīng)讀取完畢。FPGA上報數(shù)據(jù)到DSP：由FPGA這邊組幀上報到DSP端，當(dāng)FPGA把數(shù)據(jù)寫到R_RAM中后，更新幀頭標(biāo)志為0xAAAA,并發(fā)中斷，通知DSP讀走數(shù)據(jù)，DSP讀完數(shù)據(jù)后，更新該幀頭標(biāo)志為0x5555,以便FPGA在上報下一幀數(shù)據(jù)的時候，通過檢測該標(biāo)志。圖4所示為寫操作，EMIFA的異步CSn配置寄存器（CEnCFG）的設(shè)置方式使得當(dāng)EMA_CS[n]為有效之后2個時鐘周期，異步寫使能（EMA_WE）成為有效，EMIFA給出數(shù)據(jù)。圖5所示為讀操作，CEnCFG寄存器設(shè)置為具有2個時鐘周期的建立延遲，3個帶選通脈沖的時鐘周期，2個保持周期終結(jié)一個讀操作。

2 UPP接口設(shè)計實現(xiàn)

通用并行端口UPP是一種多通道、高速并行接口，專為實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸而設(shè)計。UPP模塊的設(shè)計有以下幾個優(yōu)點：基于DMA的數(shù)據(jù)傳輸，在降低了CPU使用率的同時也節(jié)省了程序運行時間；兩個獨立的DMA為模塊本身私有，減少了對系統(tǒng)DMA資源的占用；控制信號較為簡單，簡化了與外部設(shè)備傳輸控制的步驟，降低了控制出錯幾率。UPP模塊包含一個DMA控制器，實現(xiàn)對兩個獨立數(shù)據(jù)通道的控制。DMA與系統(tǒng)存儲器之間數(shù)據(jù)交換位寬采用64bit設(shè)計，較普通訪問模式，DMA則具有很明顯的訪問速度優(yōu)勢。每個DMA通道對應(yīng)著一個獨立的物理通道，并且每個物理通道均可以配置成接收通道或者發(fā)送通道。兩個物理通道均最大支持16bit和最小8bit位寬的數(shù)據(jù)傳輸，滿足不同外設(shè)不同數(shù)據(jù)位寬傳輸?shù)男枨?。UPP每個通道的只有很少的控制信號：START、ENABLE、CLOCK以及WAIT四個控制信號[3]。UPP支持兩種數(shù)據(jù)率傳輸方式：單倍數(shù)據(jù)率（Single Data Rate）即單時鐘沿傳輸數(shù)據(jù)，和雙倍數(shù)據(jù)率（Double Data Rate）即雙時鐘沿傳輸數(shù)據(jù)。通過CLOCK信號就設(shè)定UPP傳輸?shù)乃俾剩瑢τ诎l(fā)送模式時鐘由OMAP-L138內(nèi)部的PLL經(jīng)過分頻產(chǎn)生，支持75.00MHz～4.69MHz范圍內(nèi)的配置，支持150.00MB/s～4.69MB/s數(shù)據(jù)傳輸要求；對于接收模式則需由外部數(shù)據(jù)發(fā)送設(shè)備提供，但最大不得超過150MHz。

圖3 基于FIFO的EMIFA設(shè)計

項目中采用的是收發(fā)雙信道模式，信道A發(fā)，信道B收，收發(fā)都是單時鐘沿傳輸、8比特接口，忽略WAIT信號，START和ENABLE都是高電平有效，信號時序如圖6所示。發(fā)送的啟動是由FPGA控制發(fā)起，F(xiàn)PGA通過GPIO給DSP發(fā)8KHz的中斷，每來一個中斷后DSP判決發(fā)送數(shù)據(jù)；接收則直接利用UPP接收完成中斷來檢測DMA通道是否接收完數(shù)據(jù)，為了提高運行效率，其他中斷不響應(yīng)，響應(yīng)接收完成中斷后立即清中斷。發(fā)送時鐘分頻器CLKDIVA設(shè)置為5，由PLL1送來的發(fā)送時鐘為132MHz，因此經(jīng)過分頻器后的發(fā)送引腳時鐘為（132/2）/（5+1）Mhz即11MHz。

圖4 異步寫入周期時域波形

圖5 異步讀取周期時域波形

圖6 UPP單時鐘沿傳輸信號時序圖

3 結(jié)語

在本文的項目中，與FPGA控制信息主要通過EMIFA通信來，因其對速率要求不高，但是對準(zhǔn)確性有較高的要求。相對低速下的設(shè)計，完全可以滿足開發(fā)的需求。大量數(shù)據(jù)的收發(fā)則通過UPP完成。

[1]Texas Instrument Inc..OMAP-L138 technical referencemanual[Z].2009.

[2]TMS320C674X/OMAP-L1x Processor Universal Parallel Port（uPP）User’s Guide.June 2012.

[3]胡志國，范祝軍，何海菠.基于OMAP-L138的UPP接口的圖像數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)膶崿F(xiàn).自動化與儀器儀表,2013（03）:149-150。

Design and Im p lem entation of Interface Transm ission Based on OMAP-L138

XIAO Yu-juan，LIYang-yang，LIAO Shi-wen

（Guangzhou HAIGE Communication Group Incorporated Company,Guangzhou 510663）

Introduces the two interfaces of DSP(OMAP-L138)and FPGA used in baseband processing.EMIFA timing parameters are flexible,easy to use,widely used;UPP interface is used in high-speed data transmission applications.This is of universal significance for the design and application of c6000 series interface.

EMIFA;UPP;FIFO

1007-1423（2017）12-0081-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2017.12.021

肖玉娟（1986-），女，江西吉安人，碩士研究生，助理工程師，從事領(lǐng)域為衛(wèi)星通信數(shù)字信號處理

2017-02-14

2017-04-12

李洋洋（1987-），男，河南漯河人，碩士研究生，工程師，從事領(lǐng)域為移動通信技術(shù)

廖世文（1985-），男，廣西柳州人，碩士研究生，工程師，從事領(lǐng)域為衛(wèi)星通信數(shù)字信號處理