基于MC-SOC的DSP程序下载接口的设计与验证

摘要

随着半导体工艺与集成电路设计技术的不断进步，芯片复杂度越来越高，为了管理这些庞大而复杂的芯片，基于IP(Intellectual Property，知识产权)复用的SOC （System On Chip，片上系统）设计技术应运而生。SOC凭借自身资源丰富，价格低廉，功耗低，和支持厂商众多等优点，在需要复杂控制和通信功能的嵌入式系统中得到了越来越多的应用。而DSP（Digital Signal Processor，数字信号处理器）由于其特殊的硬件结构，具有许多专门用于复杂计算的硬件乘法器和累加器单元AUL，使得DSP的计算速度特别快，此外哈佛型总线架构以及流水线技术使得DSP具有超强的并行处理能力。SOC的速度和数据处理能力一般，但SOC外围接口比较丰富，标准化和通用性很好，SOC的优势主要体现在控制方面；DSP主要用来进行数据计算，比如加密解密、调制解调等， DSP 的优势是强大的数据处理能力和较高的运行速度。本文设计的基于MC-SOC（Mode Changeable-System On Chip，模式可变片上系统）的DSP程序下载接口，利用通用的SPI接口经过配置和软件控制实现DSP程序的下载，整个系统结合了SOC善于控制和DSP精于计算的特点，充分发挥了硬件优势，此外，DSP 程序下载接口平时作为通用的 SPI（Serial Peripheral Interface，串行外设接口）使用，需要下载DSP程序时，将SPI经过配置成为DSP程序下载接口，充分利用了硬件资源。 本文仔细分析和研究了AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture，高性能微控制器总线架构）协议和SPI协议，根据MC-SOC的架构特点和功能完成SPI接口的顶层端口定义和模块划分。然后，本文依据SPI接口的模块划分，仔细分析和探讨了各个子模块的功能和设计思路。本文基于 VCS 仿真软件搭建了 SPI接口的仿真平台，对 SPI 接口进行了功能仿真，仿真结果与预期一致。本文还利用Design Compiler基于GSMC 0.13um工艺完成了SPI接口的逻辑综合，然后利用逻辑综合生产的网表文件和时序文件完成SPI接口的后仿，后仿功能正确。 最后本文研究了TMS320C66 x DSP的SPI加载模式的过程和特点，然后基于设计开发的 SPI 接口经过硬件配置和软件控制实现 DSP 程序下载并在 Xilinx K7 FPGA原型验证板上成功验证，最后此SOC基于GSMC 0.13um eFlash工艺完成流片。

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