摘要：本文介紹使用Cypress的PSoC3 UDB實現(xiàn)對異步SRAM的讀寫控制，并以CY7C1069AV33 SRAM為例介紹其軟硬件設(shè)計過程。

　　1, 概述

　　Cypress PSoC3使用基于單循環(huán)流水線的高性能8051內(nèi)核 （67MHz/33MIPS），提供業(yè)界廣泛采用的5.5V至0.5V電壓范圍和低至200nA的休眠電流，可以滿足極低功耗的應(yīng)用場合。PSoC3的高性能模擬子系統(tǒng)和數(shù)字系統(tǒng)都擁有可編程通路，允許將任何模擬或數(shù)字信號（包括可編程時鐘）分配到任何通用I/O引腳，這為使用者提供了真正的"系統(tǒng)級"可編程能力。

　　PSoC3中SRAM的容量為12KB（3個4KB塊），8051CPU和DMA控制器均可訪問SRAM.如果訪問不同的4KB塊，8051和DMA控制器可同時訪問SRAM.圖1為PSoC3訪問片上SRAM框圖。

圖1,PSoC3訪問片上SRAM

　　PSoC3同時也提供了外部存儲器接口（External Memory Interface, EMIF）用來連接外部的存儲器設(shè)備。它與UDB、I/O端口和其他硬件產(chǎn)生外部存儲器地址和控制信號。EMIF支持同步和異步存儲器，但在同一時刻只支持一種存儲器類型。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2,EMIF結(jié)構(gòu)框圖

　　從圖2可以看出，CPU和DMAC都可訪問SRAM.若數(shù)據(jù)來源于其他外設(shè)比如ADC或者UDB,則數(shù)據(jù)傳輸?shù)絊RAM的速度將受到CPU或DMAC的限制。因此，在這些數(shù)據(jù)來源于外設(shè)并有傳輸速度要求的應(yīng)用中，若采用EMIF可能無法滿足其要求。這時可用PSoC3的UDB實現(xiàn)SRAM的讀寫控制，以實現(xiàn)與外設(shè)數(shù)據(jù)直連。

　　UDB（Universal Digital Blocks）是PSoC3可編程數(shù)字系統(tǒng)的功能，由可編程邏輯PLD、結(jié)構(gòu)邏輯（Data path）和靈活的布線資源提供在這些元件、I/O連接和其他外設(shè)之間的互聯(lián)，可以創(chuàng)建各種通用外設(shè)和定制化功能。PSoC3的數(shù)字邏輯部分由多個UDB通過矩陣和可編程互聯(lián)組成，UDB結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3, UDB結(jié)構(gòu)示意圖

　　2,SRAM接口模塊設(shè)計

　　采用PSoC3的UDB 實現(xiàn)對SRAM的讀寫，就是在PSoC3的UDB中，用Verilog語言設(shè)計PSoC3的端口時序以滿足SRAM讀寫的要求，下面以Cypress的SRAM CY7C1069AV33為例介紹PSoC3 SRAM接口的設(shè)計過程。

　　1） PSoC3 與CY7C1069AV33的硬件連接。

　　PSoC3與CY7C1069AV33的硬件連接框圖如圖4所示：

圖4,硬件連接框圖

　　PSoC3的具體引腳分配如表一所示：

表一，PSoC3 SRAM控制引腳分配

　　2） CY7C1069AV33讀寫時序。

　　CY7C1069AV33是Cypress生產(chǎn)的2M Bytes 8Bit位寬的高速異步SRAM,支持高速的隨機讀寫操作。它有21根地址線A0~A20,8根數(shù)據(jù)線D0~D7以及一些控制信號線CE1、CE2、WE和OE.

　　圖5為CY7C1069AV33讀時序，其中置CE1=VIL,CE2=VIH,WE=VIH.

圖5, CY7C1069AV33讀時序圖

　　圖6為寫時序，其中置OE為低電平。

圖6, CY7C1069AV33寫時序圖

　　3） 基于PSoC3 UDB 的SRAM模塊設(shè)計。

　　在SRAM讀寫過程中，一共使用了3個主要模塊，這些模塊是在PSoC Creator中生成的。addrGen模塊是產(chǎn)生SRAM讀寫所需要的時序，包括地址線、數(shù)據(jù)線和控制信號線時序。FIFO_Unit模塊是采用PSoC3 Datapath里的數(shù)據(jù)FIFO保存從SRAM里讀過來的數(shù)據(jù)，作為臨時緩沖。LatchRise模塊類似DFF觸發(fā)器，用于鎖存信號的上升沿。

　　這里重點介紹一下addrGen模塊在PSoC3 UDB中的Verilog設(shè)計。

　　模塊接口定義：

　　起始地址參數(shù)傳遞，在PSoC3中CPU可以通過控制寄存器來傳遞參數(shù)到UDB中。下面的示例代碼為傳遞一個21bits的起始地址到UDB中。

　　4） PSoC Creator中SRAM 讀寫原理圖。

圖7,讀SRAM原理圖

　　En_R_Reg是控制寄存器，用來啟動SRAM讀操作。地址、數(shù)據(jù)及控制信號由圖8產(chǎn)生。當(dāng)讀完8bytes數(shù)據(jù)存放在Datapath的FIFO中后，F(xiàn)IFO_Unit模塊會產(chǎn)生FIFO 滿（full）信號，LatchRise將鎖存該上升沿信號并置Read_En信號為低。這時CPU可將數(shù)據(jù)從UDB的FIFO中讀出。然后再復(fù)位LatchRise模塊繼續(xù)讀SRAM操作。

圖8,SRAM地址數(shù)據(jù)產(chǎn)生原理圖

　　Pin_W_Din為8位外部數(shù)據(jù)輸入，當(dāng)執(zhí)行讀操作時Read_En和Read_Clk有效，并置Mode_Select=1;當(dāng)執(zhí)行寫操作時Pin_W_En和Pin_W_Clk有效，并置Mode_Select=0.

　　3,SRAM模塊測試

　　經(jīng)測試，該模塊工作正常，當(dāng)數(shù)據(jù)從外部模塊輸入時其寫SRAM速度可達20MHz,用邏輯分析儀測量SRAM模塊的部分引腳信號如圖9所示：

圖9,SRAM模塊部分引腳信號圖

　　從上圖可以看出，輸入信號經(jīng)過PSoC3 UDB后是有些延時的，大約21ns左右。這是在去除輸入引腳的同步功能后得到的延時，輸入引腳的同步配置如圖10所示：

圖10,輸入引腳同步配置

　　若在輸入引腳配置上選擇"Input Synchronized",則上面延時可能達到45ns,因此在設(shè)計時需要考慮到這些信號的延時。

參考文獻:

[1]. DMAC datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/DMAC_1401012.html.