基于CH378的嵌入式存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李貴嬌，魯爭(zhēng)艷，李金寶，關(guān)帥，楊穎

（214所研發(fā)二部，安徽蚌埠，233000）

0 引言

隨著軍事工業(yè)飛速發(fā)展，高速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備成為導(dǎo)彈測(cè)試領(lǐng)域不可或缺的一部分。通過對(duì)導(dǎo)彈測(cè)試領(lǐng)域中現(xiàn)有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)今存儲(chǔ)系統(tǒng)存在傳輸速度低、存儲(chǔ)容量小、可靠性差、數(shù)據(jù)易丟失、嚴(yán)重依賴PC機(jī)等缺點(diǎn)[1]。本文提出以U盤作為存儲(chǔ)介質(zhì)用于某型號(hào)導(dǎo)彈參數(shù)測(cè)試領(lǐng)域，以DSP處理器TMS320C6713控制CH378將緩存數(shù)據(jù)寫入U(xiǎn)盤。利用U盤的大容量和良好移動(dòng)性，最終達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集，室內(nèi)數(shù)據(jù)分析的目的。

1 硬件設(shè)計(jì)

本嵌入式存儲(chǔ)系統(tǒng)硬件包括本地大容量存儲(chǔ)電路和DSP核心處理器電路。

1.1 本地大容量存儲(chǔ)電路

本地大容量存儲(chǔ)電路使用CH378作為存儲(chǔ)控制芯片[2]。CH378 工作時(shí)需要30MHz 的時(shí)鐘信號(hào)，該時(shí)鐘信號(hào)由內(nèi)置的振蕩器通過晶體振蕩產(chǎn)生，需要在XI和XO 引腳之間連接30MHz 的晶體。SD卡存儲(chǔ)電路原理圖如圖1所示。CH378內(nèi)部有復(fù)位電路，不再需要外部提供復(fù)位信號(hào)。CH378 的ACT#引腳用于狀態(tài)指示輸出。當(dāng)USB 設(shè)備斷開后，ACT#引腳輸出高電平；當(dāng)USB 設(shè)備連接后，ACT#引腳輸出低電平。該引腳可以外接發(fā)光二級(jí)管，用于指示CH378 芯片的連接狀態(tài)。CH378 的RDY#引腳用于狀態(tài)指示輸出。當(dāng)USB 設(shè)備初始化成功可以進(jìn)行文件操作后，該引腳輸出低電平。CH378的UD+引腳和UD-引腳直接連接到USB 設(shè)備。

1.2 DSP核心處理器電路

DSP選擇TI公司性價(jià)比較高的浮點(diǎn)DSP：TMS320C6713。C6713采用TMS320C67x系列的DSP，基于C67x內(nèi)核，最高工作頻率可達(dá)300 MHz，處理速度達(dá)到24000MIPS[3]。

DSP處理電路原理圖如圖2所示。采用50MHz外部時(shí)鐘頻率，16根數(shù)據(jù)線ED0～ED15，19根地址線EA2～EA20。HD3接低電平時(shí)，HD4外接跳帽可選擇DEBUG模式或BOOT模式；HD8、HD12接高電平使系統(tǒng)運(yùn)行在小端模式且EMIF數(shù)據(jù)出現(xiàn)在ED[7:0]端；HD14接低電平使能McASP1外設(shè)和GPIO管腳，禁用HPI管腳；CLKMODE0引腳接高電平選擇使用CLKIN腳的時(shí)鐘。

圖2 DSP處理電路原理圖

2 軟件設(shè)計(jì)

2.1 DSP讀寫時(shí)序

CH378支持三種通訊接口：8位并口、SPI接口或者異步串口，DSP可以通過上述任何一種通訊接口控制CH378芯片，存取U盤或者SD卡中的文件或者與計(jì)算機(jī)通訊。本系統(tǒng)使用8位并口控制CH378芯片，SD卡存儲(chǔ)容量為32Gbytes。

并口信號(hào)線包括：D7～D0引腳、RD引腳、WR引腳、PCS引腳以及A0引腳。PCS引腳與CE2引腳連接。RD引腳連接到DSP的讀選通輸出引腳，WR引腳連接到DSP的寫選通輸出引腳。A0引腳為高電平時(shí)用于讀寫命令；當(dāng)A0 引腳為低電平時(shí)用于讀寫數(shù)據(jù)。A0引腳連到GP9引腳。寫命令時(shí)序圖如圖3所示。DSP在A0=1時(shí)向D7-D0引腳寫入命令，在WR=0時(shí)維持穩(wěn)定輸入，RD保持高電平。

圖3 寫命令時(shí)序圖

寫數(shù)據(jù)時(shí)序圖如圖4所示。DSP在A0=0時(shí)向D7-D0寫入數(shù)據(jù)，在WR=0時(shí)維持穩(wěn)定輸入，RD保持高電平。

圖4 寫數(shù)據(jù)時(shí)序圖

讀數(shù)據(jù)時(shí)序圖如圖5所示。DSP在RD上升沿從D7-D0讀出數(shù)據(jù)，A0保持低電平，WR保持高電平。

圖5 讀數(shù)據(jù)時(shí)序圖

2.2 CH378操作程序

嵌入式存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行文件存儲(chǔ)的本質(zhì)是對(duì)U盤進(jìn)行文件操作。DSP通過對(duì)CH378進(jìn)行讀寫操作，間接控制CH378對(duì)U盤進(jìn)行文件操作。DSP對(duì)CH378進(jìn)行文件操作前，要先對(duì)CH378進(jìn)行初始化，對(duì)CH378執(zhí)行硬件復(fù)位，測(cè)試通信接口和工作狀態(tài)，設(shè)置USB工作模式，檢查U盤是否連接，初始化U盤并測(cè)試U盤是否就緒等操作。初始化程序流程圖如圖6所示。

圖6 初始化程序流程圖

初始化完成后，DSP對(duì)CH378進(jìn)行文件操作，按照以下步驟進(jìn)行：

（1）設(shè)置將要操作的文件的文件名，一般不得超過128個(gè)字符。

（2）在U盤新建該文件，如果文件已經(jīng)存在，那么先刪除再新建。

（3）向CH378內(nèi)部指定緩存區(qū)寫入數(shù)據(jù)塊，過程如下：首先寫入2個(gè)字節(jié)的偏移地址，接著寫入2個(gè)字節(jié)要輸入的數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度，最后按照長(zhǎng)度逐個(gè)輸入后續(xù)數(shù)據(jù)流。

（4）以扇區(qū)為單位向U盤新建文件寫入數(shù)據(jù)塊。

（5）關(guān)閉當(dāng)前已經(jīng)打開的文件，關(guān)閉文件的同時(shí)，可以選擇是否由CH378自動(dòng)更新文件長(zhǎng)度。

文件操作程序流程圖如圖7所示。

圖7 文件操作程序流程圖

3 結(jié)論

針對(duì)目前數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)傳輸速度低，存儲(chǔ)容量小，特殊場(chǎng)合應(yīng)用不便的問題，結(jié)合大容量存儲(chǔ)和USB技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種以U盤作為存儲(chǔ)介質(zhì)的嵌入式存儲(chǔ)系統(tǒng)。系統(tǒng)采用TMS320C6713作為核心處理器，通過控制最新文件管理芯片CH378直接將采集數(shù)據(jù)以文件形式存儲(chǔ)至U盤，整個(gè)工作過程無需計(jì)算機(jī)支持即可實(shí)現(xiàn)大容量數(shù)據(jù)的在線存儲(chǔ)。經(jīng)測(cè)試驗(yàn)證，該嵌入式存儲(chǔ)系統(tǒng)寫入平均速度達(dá)250kbyte/s，存儲(chǔ)容量可達(dá)32Gbyte，存儲(chǔ)可靠性高，可達(dá)到高速大容量存儲(chǔ)的要求。