徐勁松,管燕萍,湯新柱
(中興通訊 上海研發(fā)中心,上海201203)
?
AM186EM處理器的地址空間優(yōu)化及應(yīng)用
徐勁松,管燕萍,湯新柱
(中興通訊 上海研發(fā)中心,上海201203)
AM186EM;CPU;地址空間
隨著通信技術(shù)的迅速發(fā)展,各種新業(yè)務(wù)層出不窮,電信運營商對通信設(shè)備的功能需求日益增多,因此,通信設(shè)備經(jīng)常需要升級軟件版本,而隨著功能的日趨完善,軟件版本所需的存儲空間越來越大。電信級的通信設(shè)備對實時性的要求很高,往往需要較大的內(nèi)存來存儲實時數(shù)據(jù),因此,通信設(shè)備中往往配置盡可能多的內(nèi)存。另一方面,激烈的競爭促使各通信設(shè)備制造商盡可能采用物美價廉的器件以降低設(shè)備成本。一些廉價而高性能的處理器獲得了廣泛的應(yīng)用,然而這一類處理器的尋址空間往往是有限的。AM186EM處理器由于其低成本、高性能,在基于x86架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)及通信設(shè)備中獲得了廣泛應(yīng)用。
AM186EM處理器只有20位地址的尋址空間,即存儲器的尋址范圍只有1M空間,包括內(nèi)存RAM、程序存儲器FLASH以及外圍存儲器(如雙口RAM等)映射到存儲器的尋址范圍。
圖1 AM186EM處理器的寄存器設(shè)置圖
圖1是AM186EM處理器的寄存器設(shè)置圖,可以分別設(shè)置高端存儲器片選(Upper Memory Chip Select,UMCS)寄存器、低端存儲器片選(Lower Memory Chip Select,LMCS)寄存器、中端存儲器片選(Midrange Memory Chip Select,MMCS)寄存器以及輔助(PCS and MCS Auxiliary,MPCS)寄存器這4個寄存器的地址范圍,而且UMCS、LMCS和MMCS寄存器可以針對不同設(shè)備的讀寫速率分別設(shè)置不同的等待狀態(tài)。
圖2 采用AM186EM處理器的通信設(shè)備的設(shè)計框圖
這種設(shè)計的缺點是:假設(shè)通信設(shè)備對RAM的需求很大,需要設(shè)置LMCS寄存器的選通范圍為處理器允許設(shè)置的最大RAM容量,即512K內(nèi)存。因此,F(xiàn)LASH和外圍存儲器共用另外的512K的地址范圍。但是設(shè)置UMCS寄存器時只能選擇64K、128K、256K或512K的地址范圍,而外圍存儲器的地址范圍一般用不到256K的地址范圍(例如只使用了64K)。這樣,系統(tǒng)的FLASH容量往往受限于256K的空間,因此系統(tǒng)若要增加新的業(yè)務(wù)處理程序,卻則會受到很大限制,而另一方面,AM186EM處理器的1M尋址空間中有些地址空間未使用。
同樣,對于另一類通信設(shè)備,如果系統(tǒng)最初的地址空間分配已經(jīng)設(shè)置UMCS寄存器的選通范圍為處理器允許設(shè)置的最大FLASH容量(即512K FLASH),則內(nèi)存和外圍存儲器共用另外的512K的地址范圍。但是設(shè)置LMCS寄存器時只能選擇64K、128K、256K或512K的地址范圍,而外圍存儲器的地址范圍一般用不到256K的地址范圍(例如只使用了64K)。這樣,系統(tǒng)的RAM容量往往受限于256K的空間,因此系統(tǒng)若因新的業(yè)務(wù)處理程序需要更大的內(nèi)存,則會受到很大限制,而另一方面AM186EM處理器的1M尋址空間中有些地址空間也未使用。
針對AM186EM處理器,提供了一種地址空間優(yōu)化的應(yīng)用,可以擴展FLASH或者內(nèi)存的可用空間,最大化利用處理器提供的地址空間范圍。以采用了最大RAM容量(512K)的通信設(shè)備為例,對擴展該設(shè)備FLASH容量的情況進行詳細說明。對于采用了最大FLASH容量(512K)的通信設(shè)備,如何擴展該設(shè)備的RAM容量,其實現(xiàn)原理是類似的。
圖3 基于AM186EM處理器的采用地址空間優(yōu)化的通信設(shè)備的設(shè)計框圖
圖3是基于AM186EM處理器的采用地址空間優(yōu)化的通信設(shè)備的設(shè)計框圖。對于采用最大RAM容量的通信設(shè)備,設(shè)置對應(yīng)選通RAM地址范圍的低端寄存器,使處理器能夠選通允許設(shè)置的最大RAM容量(512K)。接下來,使FLASH和外圍存儲器(如雙口RAM等)共享處理器高端寄存器允許設(shè)置的最大容量(512K),這樣,除去外圍存儲器所需的容量外,剩余的空間可以全部作為FLASH的尋址空間。
FLASH和外圍存儲器的訪問速率不同,為了避免處理器訪問FLASH或內(nèi)存時與訪問外圍存儲器時采用同樣的等待周期(以訪問速率低的為標準)從而影響到系統(tǒng)的性能,不能通過設(shè)置UMCS寄存器引入統(tǒng)一的等待狀態(tài)。可以采用在可編程器件CPLD中產(chǎn)生兩個不同的Ready信號,針對FLASH和外圍存儲器的訪問引入不同的延時,兩個Ready信號通過一個二選一的算法(根據(jù)是FLASH的地址范圍,還是外圍存儲器的地址范圍)輸入到AM186EM處理器的異步Ready信號輸入端(ARDY)。
圖4是輸入到AM186EM處理器的ARDY輸入端的Ready信號的產(chǎn)生時序圖。對于AM186EM處理器而言,一般情況下,一個指令周期等于4個時鐘周期。引入外部Ready信號后,處理器會從指令的第三個時鐘周期開始采樣Ready信號的狀態(tài),若Ready信號有效(高電平),則在下一個時鐘周期操作相應(yīng)的設(shè)備;若Ready信號無效(低電平),則不執(zhí)行任何操作,在下一個時鐘周期再次采樣Ready信號的狀態(tài)。因此,Ready信號產(chǎn)生的原理是針對不同的設(shè)備通過低電平產(chǎn)生合適的延時后,再通過高電平使信號有效,這樣,處理器在下一個時鐘周期就可以操作該設(shè)備了。
圖4 ARDY輸入端的Ready信號的產(chǎn)生時序圖
[1] AMD. AM186EM and AM188EM Microcontrollers User’s Manual[EB/OL].[2015-01].http://support.amd.com/TechDocs/19713.pdf#.
徐勁松(高級工程師),研究方向為通信固網(wǎng)產(chǎn)品的系統(tǒng)設(shè)計和規(guī)劃。
研華成立WISE-Cloud智慧云平臺聯(lián)盟
研華科技在昆山協(xié)同創(chuàng)新研發(fā)中心舉辦“WISE-Cloud物聯(lián)網(wǎng)云平臺聯(lián)盟發(fā)表會暨大數(shù)據(jù)商機論壇”。憑借在硬件領(lǐng)域31年的經(jīng)驗和基礎(chǔ),研華在大會中首次成立WISE-Cloud物聯(lián)網(wǎng)智慧云平臺聯(lián)盟,為系統(tǒng)集成商和設(shè)備制造商打造一個穩(wěn)定、快速、整合、模塊化的開發(fā)運營環(huán)境,CIXING、安杰信息、上海煦輝、海得控制、銀晟偉業(yè)、金自天正、米蘭技術(shù)七家分別從事數(shù)字標牌、智慧物流、智能制造、綜合監(jiān)控、機器人等領(lǐng)域的合作伙伴,首批進駐WISE-Cloud物聯(lián)網(wǎng)智慧云平臺聯(lián)盟。
Address Range Optimization and Application Based on AM186EM
Xu Jinsong,Guan Yanping,Tang Xinzhu
(Shanghai R&D Center,ZTE Company,Shanghai 201203,China)
AM186EM;CPU;address range
TN915
A
迪娜
2015-01-07)