《可編程片上系統(tǒng)PSOC設(shè)計指南》課件第三章 PSoC35 存儲器系統(tǒng)

第3章PSoC3/5存儲器系統(tǒng)

Chapter3MemorySub-SystemofPSoC3/5PSoC3/5存儲器系統(tǒng)

--前言

詳細(xì)介紹了PSoC3/5的存儲器系統(tǒng)，其中包括靜態(tài)存儲器SRAM，F(xiàn)lash程序存儲器，EEPROM模塊和外部存儲器接口EMIF。通過本章內(nèi)容的學(xué)習(xí)將系統(tǒng)掌握PSoC存儲器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能、接口特性和訪問方法。

PSoC3/5存儲器系統(tǒng)

--靜態(tài)存儲器SRAM

靜態(tài)存儲器SRAM用來暫存數(shù)據(jù)。PSoC3中SRAM的容量最大為12kB（3個塊），8051CPU和DMA控制器均可訪問SRAM。如果訪問不同的4kB塊，8051和DMA控制器可以同步訪問SRAM。

PSoC3/5存儲器系統(tǒng)

--靜態(tài)存儲器SRAMPSoC3訪問SRAM8051中央處理器片上調(diào)試SRAM(包括4KB跟蹤緩沖區(qū))外設(shè)外設(shè)外設(shè)集線器PSoC3/5存儲器系統(tǒng)

--靜態(tài)存儲器SRAMCY8C38SRAM的結(jié)構(gòu)8051CPU外設(shè)集線器PHUB測試控制器TCCPU接口PHUB接口SRAMBANK0（1KBX32）SRAMBANK1（1KBX32）SRAMBANK2（1KBX32）PSoC3/5存儲器系統(tǒng)

--靜態(tài)存儲器SRAM在調(diào)試時，片上調(diào)試（Debugon-Chip，DoC）訪問高4kB的空間，作為跟蹤緩沖區(qū)。如果跟蹤緩沖區(qū)沒有用于跟蹤，那么就可以用于作為額外的SRAM用于普通的操作。PSoC3/5存儲器系統(tǒng)

--靜態(tài)存儲器SRAMPSoC5提供最大64KB的SRAM空間。CPU和DMA控制器都能訪問SRAM。

Cortex-M3CPU和DMA控制器能同時訪問兩個不同的32KB塊的SRAM空間。PSoC3/5存儲器系統(tǒng)

--靜態(tài)存儲器SRAM圖PSoC5訪問SRAMPSoC3/5存儲器系統(tǒng)

--靜態(tài)存儲器SRAM圖CY8C55SRAM的結(jié)構(gòu)PSoC3/5存儲器系統(tǒng)

--靜態(tài)存儲器SRAM

其地址空間位于0x20000000。這樣允許使用c總線（Cortex-M3的I和D總線）或者s總線（Cortex-M3的系統(tǒng)總線）訪問SRAM的所有塊。指令能從低于地址0x20000000的SRAM中執(zhí)行。PSoC3/5存儲器系統(tǒng)

--靜態(tài)存儲器SRAMPHUB能使用SRAM作為源設(shè)備或目標(biāo)設(shè)備。所有到SRAM的數(shù)據(jù)通道都是32位寬的（除了8051CPU，它是8位寬度）。

CPU可以直接連接到SRAM，而不需要通過PHUB。當(dāng)出現(xiàn)CPU和DMA訪問沖突時，采用下面的規(guī)則：

1）PSoC3中，訪問SRAM的BANK0和2時，CPU優(yōu)先級高于

PHUB；而訪問SRAM的BANK1時，PHUB優(yōu)先權(quán)高于CPU。當(dāng)使用DoC時，CPU和PHUB不允許訪問BANK2。

2）PSoC5中大多數(shù)情況下，訪問SRAM時，Cortex-M3CPU優(yōu)先級高于PHUB。PSoC3/5存儲器系統(tǒng)

--Flash存儲器PSoC內(nèi)的Flash為用戶的、用戶的配置數(shù)據(jù)、海量數(shù)據(jù)存儲和可選擇使用的糾錯碼（ErrorCorrectingCodes,ECC）數(shù)據(jù)提供非易失性的存儲空間。

PSoC3/5存儲器系統(tǒng)

--Flash存儲器圖Flash塊圖PSoC3/5存儲器系統(tǒng)

--Flash存儲器PSoC3/5的Flash存儲器具有下面的特點：以行為單位構(gòu)成，每一行有256個數(shù)據(jù)字節(jié)，額外的32字節(jié)用于ECC或者數(shù)據(jù)存儲；對于PSoC3：64，128，256行構(gòu)成1塊Flash存儲器；對于PSoC5：128，256行構(gòu)成1塊Flash存儲器，或256行構(gòu)成多個塊；存儲CPU程序，塊或非易失性數(shù)據(jù)；對于PSoC5，8,16,32位讀訪問，PSoC3只有8位讀訪問；有一個可編程的命令/狀態(tài)寄存器接口。提供四級Flash保護(hù)；PSoC3/5存儲器系統(tǒng)

--Flash存儲器

如果ECC空間沒有用于ECC數(shù)據(jù)，那么可以用來保存設(shè)備配置數(shù)據(jù)和海量用戶數(shù)據(jù)。用戶代碼不得運行在ECC的空間外。ECC能檢測兩比特錯誤，糾正一比特錯誤；當(dāng)檢測到錯誤時，產(chǎn)生中斷。PSoC3/5存儲器系統(tǒng)

--Flash存儲器Flash以行為單位進(jìn)行讀操作；每行為9個字節(jié)，其中的8個字節(jié)為數(shù)據(jù)，1個字節(jié)為ECC數(shù)據(jù)。當(dāng)讀一行時，數(shù)據(jù)字節(jié)復(fù)制到一個8字節(jié)指令緩沖區(qū)。CPU從該緩沖區(qū)加載指令，用于提高CPU的性能。PSoC3/5存儲器系統(tǒng)

--Flash存儲器

通過特殊的接口對Flash進(jìn)行編程，并且不需要在Flash外執(zhí)行代碼。

Flash編程接口執(zhí)行Flash的擦除，編程和設(shè)置代碼保護(hù)級別。系統(tǒng)內(nèi)串行Flash系統(tǒng)編程（FlashInSystemSerialProgramming,ISSP）用于產(chǎn)品的編程，可以通過SWD和JTAG接口實現(xiàn)。系統(tǒng)內(nèi)編程用于引導(dǎo)，系統(tǒng)內(nèi)編程也可使用串行接口，比如I2C、USB、UART、SPI和其他通信協(xié)議。PSoC3/5存儲器系統(tǒng)

--Flash存儲器PSoC提供了靈活的Flash保護(hù)模型，用來阻止訪問和看到片上的Flash存儲器。

Flash儲器是以分塊的形式構(gòu)成的，每個塊包含256字節(jié)的程序/數(shù)據(jù)，32字節(jié)的ECC/配置數(shù)據(jù)。在64KB的Flash共有256個塊。PSoC3/5存儲器系統(tǒng)

--Flash存儲器Flash為每行Flash提供了四種保護(hù)方式保護(hù)設(shè)置允許操作不允許操作未保護(hù)(Unprotected)外部和內(nèi)部的讀寫操作無廠商更新(FactoryUpgrade)外部寫和內(nèi)部讀寫操作外部讀域更新(FieldUpgrade)內(nèi)部讀寫操作外部讀寫操作全保護(hù)(FullProtection)內(nèi)部讀操作內(nèi)部寫和外部讀寫操作PSoC3/5存儲器系統(tǒng)

--Flash存儲器

如果通過引導(dǎo)代碼更新程序，使用域更新保護(hù)模式。

PSoC也提供了一種高級的安全特性稱為設(shè)備保護(hù)，用來永久禁止所有的測試，編程和調(diào)試端口，保護(hù)用戶程序防止外部訪問。PSoC3/5存儲器系統(tǒng)

--EEPROM存儲器

PSoC的EEPROM是字節(jié)可尋址的非易失性存儲器。PSoC3有最大2kB的EEPROM空間用于保存用戶數(shù)據(jù)。對EEPROM的讀操作通過隨機(jī)訪問的方式實現(xiàn)，而對EEPROM的寫操作是通過發(fā)送寫命令到EEPROM的編程接口實現(xiàn)的。在EEPROM寫操作過程中，CPU能從FLASH繼續(xù)執(zhí)行代碼。

EEPROM分成兩部分，每部分包含64行，每行16個字節(jié)。由于EEPROM中沒有ECC硬件，因此不能在EEPROM中執(zhí)行程序。如果需要ECC，則必須在固件中進(jìn)行處理。PSoC3/5存儲器系統(tǒng)

--外部存儲器接口EMIF

PSoC3/5提供了外部存儲器接口（ExternalMemoryInterface,EMIF）用來連接外部的存儲器設(shè)備。

EMIF與UDB、I/O端口和其它硬件產(chǎn)生外部存儲器地址和控制信號。EMIF支持同步和異步的存儲器。在一個時刻內(nèi)EMIF只支持一種存儲器類型。

PSoC3/5存儲器系統(tǒng)

--外部存儲器接口EMIF寄存器功能EMIF_CLOCK_EN使能/禁止EMIF模塊的時鐘EMIF_MEMCLK_DIV

設(shè)置用于外部存儲器時鐘頻率的分頻系數(shù)，等于對總線頻率的1，2，4分頻，注意外部存儲器的時鐘頻率不能超過33MHz。EMIF_WAIT_STATES訪問外部設(shè)備所需要的額外時鐘周期。EMIF_NO_USE控制是否支持同步或異步SRAM，EMIF_MEM_DWN將外部存儲器設(shè)備進(jìn)入斷電狀態(tài)。PSoC3/5存儲器系統(tǒng)

--外部存儲器接口EMIF圖EMIF接口結(jié)構(gòu)PSoC3/5存儲器系統(tǒng)

--外部存儲器接口EMIF圖EMIF和同步SRAM的連接PSoC3/5存儲器系統(tǒng)

--外部存儲器接口EMIF圖EMIF和異步SRAM的連接PSoC3/5存儲器系統(tǒng)

--EMIF接口時序

總線時鐘驅(qū)動EMIF，在EMIF模塊內(nèi)，總線時鐘可以1，2，4分頻；輸出是到外部存儲器的EM_CLOCK信號。EMIF_STATE寄存器可以用來添加更多的等待狀態(tài)。一個限制是PSoC3/5的GPIO引腳的最高速度為33MHz。這就是說EM_CLOCK的頻率最高為33MHz。PSoC3/5存儲器系統(tǒng)

--EMIF接口時序EMIF接口產(chǎn)生的PHUB等待狀態(tài)EM_CLK=總線時鐘分頻讀等待寫等待111234478PSoC3/5存儲器系統(tǒng)

--EMIF接口時序

EM_CLOCK相對于總線時鐘的限制總線時鐘頻率EM_CLOCK分頻總線時鐘頻率<33MHz1,2,433-66MHz2,4>66MHz4PSoC3/5存儲器系統(tǒng)

--EMIF接口時序EMIF接口時序圖存儲器映射結(jié)構(gòu)

--PSoC3存儲器映射結(jié)構(gòu)PSoC3的存儲器映射模式和MCS-51存儲器的映射方式相似。存儲器映射結(jié)構(gòu)

--代碼空間

PSoC3的代碼空間是64KB。在這個空間只有Flash設(shè)備存在。存儲器映射結(jié)構(gòu)

--內(nèi)部數(shù)據(jù)空間

PSoC3的內(nèi)部數(shù)據(jù)空間是384個字節(jié)，被分配在256個字節(jié)的空間內(nèi)。這個空間由256字節(jié)的RAM組成，最低32個字節(jié)用于4個Bank空間的R0-R7寄存器。隨后的16個字節(jié)是位可尋址的空間。存儲器映射結(jié)構(gòu)

--內(nèi)部數(shù)據(jù)空間8051內(nèi)部的數(shù)據(jù)空間0x000x1F4個Bank，R0-R7寄存器0x200x2F位可尋址區(qū)域0x300x7F與堆棧共享的低核RAM區(qū)域（直接/間接尋址）0x800xFF與堆棧共享的低核RAM區(qū)域（間接尋址）特殊功能寄存器（SpecialFunctionRegister，SFR）（直接尋址）存儲器映射結(jié)構(gòu)

--內(nèi)部數(shù)據(jù)空間SFR是8051單片機(jī)種各功能部件所對應(yīng)的寄存器，用來存放相應(yīng)功能部件的控制命令、狀態(tài)或數(shù)據(jù)。PSoC除了提供8051單片機(jī)標(biāo)準(zhǔn)的寄存器集外，還增加了SFR用來提供對片上I/O端口的直接訪問，以及對CPU時鐘的修改。存儲器映射結(jié)構(gòu)

--內(nèi)部數(shù)據(jù)空間SFR的映射空間地址0/81/92/A3/B4/C5/D6/E7/F0xF8SFRPRT15DR（P15口輸出）SFRPRT15PS（P15口輸入）SFRPTY15SEL（P15口輸出選擇）0xF0B(B寄存器)SFRPRT12SEL（P12口輸出選擇）0xE8SFRPRT12DRSFRPRT12PSMXAX0xE0ACC（累加器）0xD8SFRPRT6DR（P6口輸出）SFRPRT6PS（P6口輸入）SFRPRT6SEL（P6口輸出選擇）0xD0PSW（程序狀態(tài)字）存儲器映射結(jié)構(gòu)

--內(nèi)部數(shù)據(jù)空間地址0/81/92/A3/B4/C5/D6/E7/F0xC8SFRPRT5DR（P5口輸出）SFRPRT5PS（P5口輸入）SFRPRT5SEL（P5口輸出選擇）0xC0SFRPRT4DR（P4口輸出）SFRPRT4PS（P4口輸入）SFRPRT4SEL（P4口輸出選擇）0xB80xB0SFRPRT3DR(P3口輸出)SFRPRT3PS（P3口輸入）SFRPRT3SEL（P3口輸出選擇）0xA8IE(中斷允許控制)0xA0P2AXCPUCLK_DIV（時鐘分頻器）SFRPRT1SEL（P1口輸出選擇）存儲器映射結(jié)構(gòu)

--內(nèi)部數(shù)據(jù)空間0x98SFRPRT2DR(P2口輸出)SFRPRT2PS（P2口輸入）SFRPRT2SEL（P2口輸出選擇）0x90SFRPRT1DR(P1口輸出)SFRPRT1PS（P1口輸入）DPX0（24位數(shù)據(jù)指針0）DPX1（24位數(shù)據(jù)指針1）0x88SFRPRT0PS（P0口輸入）SFRPRT0SEL（P0口輸出選擇）0x80SFRPRT0DR(P0口輸出)SP（堆棧指針）DPL0雙數(shù)據(jù)指針0低DPH0雙數(shù)據(jù)指針0高DPL1雙數(shù)據(jù)指針1低DPH1雙數(shù)據(jù)指針1高DPS數(shù)據(jù)指針選擇存儲器映射結(jié)構(gòu)

--內(nèi)部數(shù)據(jù)空間1.xData空間訪問SFR8051提供了兩個DPTR寄存器用于快速的數(shù)據(jù)傳輸操作。數(shù)據(jù)指針選擇SFR，DPS，選擇DPTR0和DPTR1中的哪個寄存器用于下面的指令：MOVX@DPTR,AMOVXA,@DPTRMOVCA,@A+DPTRJMP@A+DPTRINCDPTRMOVDPTR,#data16存儲器映射結(jié)構(gòu)

--內(nèi)部數(shù)據(jù)空間

擴(kuò)展的數(shù)據(jù)指針SFR，DPX0，DPX1，MXAX和P2AX用來保存當(dāng)訪問xdata空間時的高位存儲地址。這些SFR只用在MOVX指令。在MOVX指令，使用DPTR0/DPTR1寄存器，地址的最高字節(jié)與DPX0/DPX1的內(nèi)容一致。在MOVX指令，使用R0/R1寄存器，地址的最高字節(jié)的MXAX的內(nèi)容一致，次高字節(jié)與P2AX內(nèi)容一致。

8051xdata是一個24位（16MB）的空間。這個空間的絕大部分用于片上的外設(shè)。存儲器映射結(jié)構(gòu)

--內(nèi)部數(shù)據(jù)空間XDATA空間映射地址空間目的0x000000-0x001FFFSRAM0x004000-0x0042FF時鐘、PLL和振蕩器0x004300-0x0043FF電源管理0x004400-0x0044FF中斷控制器0x004500-0x0045FF端口中斷控制0x004700-0x0047FF系統(tǒng)性能控制0x004900-0x0049FFI2C控制器存儲器映射結(jié)構(gòu)

--內(nèi)部數(shù)據(jù)空間地址空間目的0x004E00-0x004EFF抽去器0x004F00-0x004FFF固定定時器/計數(shù)器/PWM0x005000-0x0051FF通用IO0x005300-0x00530F輸出端口選擇寄存器0x005400-0x0054FF外部存儲器接口控制寄存器0x005800-0x005FFF模擬子系統(tǒng)接口0x006000-0x0060FFUSB控制器0x006400-0x006FFFUDB配置0x007000-0x007FFFPHUB配置0x008000-0x008FFFEEPROM存儲器映射結(jié)構(gòu)

--內(nèi)部數(shù)據(jù)空間地址空間目的0x00A000-0x00A400CAN總線0x00C000-0x00C800數(shù)字濾波器0x010000-0x001FFF數(shù)字互聯(lián)配置0x030000-0x0301FF保留0x050220-0x0502F0調(diào)試控制器0x080000-0x081FFFFlashECC字節(jié)0x800000-0xFFFFFF外部存儲器接口存儲器映射結(jié)構(gòu)

--內(nèi)部數(shù)據(jù)空間2．I/O端口SFRI/O端口提供了輸入感應(yīng)，輸出驅(qū)動，引腳中斷，模擬輸入和輸出的連接，LCD和通過DSI訪問外設(shè)。I/O端口通過PHUB連接到CPU，使用SFR允許快速的訪問有限的I/O端口寄存器集，而是用PHUB允許啟動配置和訪問所有的I/O端口寄存器。每個支持SFR的端口提供了三種SFR：存儲器映射結(jié)構(gòu)

--內(nèi)部數(shù)據(jù)空間1）SFRPRTxDR：用于設(shè)置端口的輸出狀態(tài)（x表示端口號,范圍0-6,12,15）。2）SFRPRTxSEL：選擇使用PHUBPRTxDR寄存器/SFRPRTxDR控制端口的輸出緩沖區(qū)。如果SFRPRTxSEL[y]=1，相應(yīng)的SFRPRTxDR[y]來設(shè)置引腳的輸出狀態(tài)；SFRPRTxSEL[y]=0，相應(yīng)的PRTxDR[y]來設(shè)置引腳的輸出狀態(tài)；3）SFRPRTxPS：只讀寄存器，包含端口引腳的引腳狀態(tài)值。存儲器映射結(jié)構(gòu)

--內(nèi)部數(shù)據(jù)空間3．時鐘分頻器SFRCPU分頻器允許CPU運行在不同的速度下。用戶通過配置用戶SFR空間地址為0xA1的CPUCLK_DIV寄存器來指定CPU的時鐘速度。

存儲器映射結(jié)構(gòu)

--內(nèi)部數(shù)據(jù)空間

時鐘分頻器設(shè)置CPUCLK_DIV時鐘頻率0x00clk_cpu=clk_bus0x01clk_cpu=clk_bus/20x02clk_cpu=clk_bus/30x03clk_cpu=clk_bus/40x04clk_cpu=clk_bus/50x05clk_cpu=clk_bus/60x06clk_cpu=clk_bus/70x07clk_cpu=clk_bus/80x08clk_cpu=clk_bus/9CPUCLK_DIV時鐘頻率0x09clk_cpu=clk_bus/100x0Aclk_cpu=clk_bus/110x0Bclk_cpu=clk_bus/120x0Cclk_cpu=clk_bus/130x0Dclk_cpu=clk_bus/140x0Eclk_cpu=clk_bus/150x0Fclk_cpu=clk_bus/16存儲器映射結(jié)構(gòu)

--PSoC5存儲器映射結(jié)構(gòu)

Cortex-M3有固定的地址映射，允許使用簡單的存儲器訪問指令來訪問外設(shè)。存儲器映射結(jié)構(gòu)

--地址映射地址映射地址范圍尺寸功能0x0000000-0x1FFFFFFF0.5GB程序代碼。其中包含在上電時地址為0的地方開始的異常向量表0x40000000-0x5FFFFFFF0.5GB外設(shè)。包括0x40000000開始的1MB的位帶空間和0x42000000開始的32MB的位帶偏置空間。0x600000000x9FFFFFFF1GB外部RAM0xA0000000-0xDFFFFFFF1GB內(nèi)部外設(shè)0xE0000000-0xFFFFFFFF0.5GB內(nèi)部外設(shè)。包含NVIC、調(diào)試和跟蹤模塊存儲器映射結(jié)構(gòu)

--地址映射

其中：位帶（bit-band）特性是指：當(dāng)原子操作時，允許對位帶區(qū)域字的某一位進(jìn)行讀/寫操作。這通過對位帶偏置區(qū)相應(yīng)字的第0位進(jìn)行讀寫操作來實現(xiàn)。比如：設(shè)置地址0x2000000字的第三位，向地址0x2200000C寫1。測試這個值，則讀地址0x2200000C。存儲器映射結(jié)構(gòu)

--地址映射Cortex-M3訪問存儲器是字對齊的（4字節(jié)）。但是在非字邊界地址也可以進(jìn)行16位半字的非對齊訪問（盡管訪問效率較低）。存儲器映射結(jié)構(gòu)

--地址映射

外設(shè)數(shù)據(jù)地址映射地址范圍目的0x00000000-0x0003FFFF256KFlash0x1FFF8000-0x1FFFFFFF32KSRAM(代碼區(qū))0x20000000-0x20007FFF32KSRAM(SRAM區(qū))0x40004000