基于CH378的嵌入式存儲系統設計

李貴嬌，魯爭艷，李金寶，關帥，楊穎

（214所研發二部，安徽蚌埠，233000）

0 引言

隨著軍事工業飛速發展，高速數據存儲設備成為導彈測試領域不可或缺的一部分。通過對導彈測試領域中現有數據存儲設備研究發現，當今存儲系統存在傳輸速度低、存儲容量小、可靠性差、數據易丟失、嚴重依賴PC機等缺點[1]。本文提出以U盤作為存儲介質用于某型號導彈參數測試領域，以DSP處理器TMS320C6713控制CH378將緩存數據寫入U盤。利用U盤的大容量和良好移動性，最終達到現場數據采集，室內數據分析的目的。

1 硬件設計

本嵌入式存儲系統硬件包括本地大容量存儲電路和DSP核心處理器電路。

1.1 本地大容量存儲電路

本地大容量存儲電路使用CH378作為存儲控制芯片[2]。CH378 工作時需要30MHz 的時鐘信號，該時鐘信號由內置的振蕩器通過晶體振蕩產生，需要在XI和XO 引腳之間連接30MHz 的晶體。SD卡存儲電路原理圖如圖1所示。CH378內部有復位電路，不再需要外部提供復位信號。CH378 的ACT#引腳用于狀態指示輸出。當USB 設備斷開后，ACT#引腳輸出高電平；當USB 設備連接后，ACT#引腳輸出低電平。該引腳可以外接發光二級管，用于指示CH378 芯片的連接狀態。CH378 的RDY#引腳用于狀態指示輸出。當USB 設備初始化成功可以進行文件操作后，該引腳輸出低電平。CH378的UD+引腳和UD-引腳直接連接到USB 設備。

1.2 DSP核心處理器電路

DSP選擇TI公司性價比較高的浮點DSP：TMS320C6713。C6713采用TMS320C67x系列的DSP，基于C67x內核，最高工作頻率可達300 MHz，處理速度達到24000MIPS[3]。

DSP處理電路原理圖如圖2所示。采用50MHz外部時鐘頻率，16根數據線ED0～ED15，19根地址線EA2～EA20。HD3接低電平時，HD4外接跳帽可選擇DEBUG模式或BOOT模式；HD8、HD12接高電平使系統運行在小端模式且EMIF數據出現在ED[7:0]端；HD14接低電平使能McASP1外設和GPIO管腳，禁用HPI管腳；CLKMODE0引腳接高電平選擇使用CLKIN腳的時鐘。

圖2 DSP處理電路原理圖

2 軟件設計

2.1 DSP讀寫時序

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算機通訊。本系統使用8位并口控制CH378芯片，SD卡存儲容量為32Gbytes。

并口信號線包括：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引腳為高電平時用于讀寫命令；當A0 引腳為低電平時用于讀寫數據。A0引腳連到GP9引腳。寫命令時序圖如圖3所示。DSP在A0=1時向D7-D0引腳寫入命令，在WR=0時維持穩定輸入，RD保持高電平。

圖3 寫命令時序圖

寫數據時序圖如圖4所示。DSP在A0=0時向D7-D0寫入數據，在WR=0時維持穩定輸入，RD保持高電平。

圖4 寫數據時序圖

讀數據時序圖如圖5所示。DSP在RD上升沿從D7-D0讀出數據，A0保持低電平，WR保持高電平。

圖5 讀數據時序圖

2.2 CH378操作程序

嵌入式存儲系統進行文件存儲的本質是對U盤進行文件操作。DSP通過對CH378進行讀寫操作，間接控制CH378對U盤進行文件操作。DSP對CH378進行文件操作前，要先對CH378進行初始化，對CH378執行硬件復位，測試通信接口和工作狀態，設置USB工作模式，檢查U盤是否連接，初始化U盤并測試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CH378進行文件操作，按照以下步驟進行：

（1）設置將要操作的文件的文件名，一般不得超過128個字符。

（2）在U盤新建該文件，如果文件已經存在，那么先刪除再新建。

（3）向CH378內部指定緩存區寫入數據塊，過程如下：首先寫入2個字節的偏移地址，接著寫入2個字節要輸入的數據塊長度，最后按照長度逐個輸入后續數據流。

（4）以扇區為單位向U盤新建文件寫入數據塊。

（5）關閉當前已經打開的文件，關閉文件的同時，可以選擇是否由CH378自動更新文件長度。

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 結論

針對目前數據存儲系統傳輸速度低，存儲容量小，特殊場合應用不便的問題，結合大容量存儲和USB技術，設計了一種以U盤作為存儲介質的嵌入式存儲系統。系統采用TMS320C6713作為核心處理器，通過控制最新文件管理芯片CH378直接將采集數據以文件形式存儲至U盤，整個工作過程無需計算機支持即可實現大容量數據的在線存儲。經測試驗證，該嵌入式存儲系統寫入平均速度達250kbyte/s，存儲容量可達32Gbyte，存儲可靠性高，可達到高速大容量存儲的要求。