Выбор ПЗУ и ОЗУ. По функциональному назначению и областям применения запоминающие устройства (ЗУ) подразделяются на оперативные с произвольной выборкой информации (ОЗУ), применяющиеся, например, в основной памяти вычислительных машин, и постоянные ЗУ с программированием на стадии изготовления (ПЗУ) или пользователем (ППЗУ), предназначенные для хранения программ или для блоков микропрограммного управления вычислительных машин, генераторов символов, таблиц.
Разновидностью ППЗУ являются ЗУ с перепрограммированием - так называемые репрограммируемые ЗУ (РПЗУ), применяемые для отладки программ, когда необходима многократная смена информации.
ОЗУ бывают статического и динамического типов.
В динамических ЗУ информация хранится в виде электрического заряда на МОП-конденсаторе. Вследствие утечки накопленного заряда требуется его регенерация. Необходимость использования дополнительных схем регенерации и иногда трех источников питания с различным напряжением является недостатком схем данного типа. Однако благодаря большей степени интеграции и низкой стоимости ЗУ этого класса широко применяются в основной памяти вычислительных машин, в периферийных и буферных устройствах. В отличие от ОЗУ динамического типа в запоминающей ячейке статических ОЗУ используются потенциальные триггеры.
Поэтому для этих ОЗУ в регенерации необходимости нет. Для их работы, как правило, необходим только один источник питания. Основным параметром для выбора микросхемы ПЗУ и ОЗУ является объем ее памяти.
Поскольку программа, по которой работает микропроцессор, имеет объем 28К байт, микросхема памяти ПЗУ должна быть объемом 256М бит. В настоящее время микросхемы ПЗУ и ОЗУ производит большое количество фирм (AMD, Atmel, Microchip и т.д), причем параметры у них примерно одинаковые. В нашей стране основным критерием выбора микросхем является цена и наличие в продаже данного вида микросхем. В ходе поисков были найдены следующие микросхему ПЗУ, представленные в таблице 1.3.3.1. Таблица 1.3.3.1 Название Производитель Объем 27С512 Microchip 64Kx8 M27C64A STMicroelectronics 8Kx8 M27C516 STMicroelectronics 32Kx16 AM27C4096 AMD 256Kx16 AM27C256 AMD 32KX8 Поэтому в качестве ПЗУ выбираю микросхему AM27C256-200DC, которая имеет наиболее подходящие для проектируемой системы характеристики.
Поскольку микропроцессор TMS320C31 является 32 разрядным, для эффективной работа нужна микросхема ОЗУ с 32 разрядным словом данных.
Поскольку статические ОЗУ стоят гораздо дороже динамических и, как правило, имеют небольшой объем памяти, для проектируемой системы целесообразно использовать ОЗУ динамического типа. Оценим необходимый объем ОЗУ. Как было показано выше в разделе 1.1, для генерации сигнала необходим буфер объемом 93,75Кбайт. Кроме того, проектируемая система должна позволять определять частоту сигнала, подаваемого на ее вход, с погрешностью не более одного герца. Определение частоты сигнала будет осуществляться применением алгоритма быстрого преобразования Фурье (БПФ) к массиву оцифрованных отсчетов сигнала.
После применения БПФ, частота наибольшего по значению отсчета сигнала и будет считаться частотой входного сигнала. Из курса теории сигналов известно, что продискретизированный с частотой Fд сигнал, а именно такой сигнал мы получаем с выхода АЦП, имеет периодический спектр с периодом равным частоте дискретизации. Применив БПФ к массиву N отсчетов сигнала, полученных с АЦП, получаем один период спектра сигнала (рисунок 1.3.3.1). Рисунок 1.3.3.1 В полученном спектре сигнала содержится N гармоник.
Гармоники отстоят друг от друга на расстоянии Fд/N. Кроме того для эффективного использования алгоритма БПФ необходима выборка сигнала с размером кратным степени двойки. Поскольку частота дискретизации выбрана 48000 Гц и точность определения частоты должна быть 1 Гц, размер выборки сигнала должен быть не менее 48000 отсчетов. Ближайшим к данному числу число, являющееся степенью двойки, равно 65536. У выборки сигнала размером 65536 отсчетов соседние гармоники в спектре отстоят на расстоянии 48000:65536=0,732 Гц, что удовлетворяет техническому заданию.
Требуемый размер буфера для хранения этих данных равен 65536*16= 128 Кбайт. Таким образом для работы данной системы необходим объем памяти не менее 128+93.75= 222.75Кбайт. При проектировании микропроцессорных систем рекомендуется выбирать объем памяти примерно в 2 раза больше необходимого, поэтому выбираю с запасом микросхему памяти объемом 512Кбайт. В ходе поисков были найдены следующие микросхемы, представленные в таблице 1.3.3.2 Таблица 1.3.3.2 Название Производитель Объем Питание AS7C256 Alliance 32Kx8 5V / 3.3V CY62256 Cypress 32Kx8 5V K6T1008C2E Samsung 128Kx8 5V UT62256 UTRON 32Kx8 5V AS7S128K32 Alliance 128Kx32 5V Наиболее подходящей является микросхема SRAM фирмы Alliance AS7S128K32. 1.3.4 Выбор дешифратора, счетчика и инвертора Микропроцессор, являющийся основным элементом устройства, оперирует с сигналами ТТЛ уровня, поэтому дешифратор, счетчик и инвертор должны быть микросхемами ТТЛ. На сегодняшний день микросхемы ТТЛ практически полностью вытеснены микросхемами ТТЛШ, имеющие во внутренней структуре переходы с барьерами Шоттки.
Данные микросхемы обладают более высоким быстродействием.
Данные микросхемы производятся той же фирмой Texas Instruments, что производит и микропроцессор TMS320C31, серия SN74LSxxxx. Микросхемы изготавливаются по усовершенствованной эпитаксиально-планарной технологии с диодами Шоттки и оксидной изоляцией, одно- и двухуровневой металлизированной разводкой на основе PtSi-TiW-AlSi. В качестве инвертора выбираю микросхему 74LS04. Дешифратор нужен из 3 на 8. В этой серии имеет 2 вида дешифраторов 3 на 8: SN74LS138J(N) и SN74S138J(N). Но SN74LS138J(N) имеет мощность потребления меньше чем SN74S138J(N). Поэтому выбираю микросхему SN74LS138J(N). Четырех разрядный счетчик предназначен для деления тактовой частоты 50МГц на четыре для тактирования АЦП и ЦАП. Двоичным 4х разрядным счетчиком, удовлетворяющим требованиям по частоте, является микросхема SN74S161J(N). 1.3.5