基于CH378的嵌入式存储系统设计

李贵娇，鲁争艳，李金宝，关帅，杨颖

（214所研发二部，安徽蚌埠，233000）

0 引言

随着军事工业飞速发展，高速数据存储设备成为导弹测试领域不可或缺的一部分。通过对导弹测试领域中现有数据存储设备研究发现，当今存储系统存在传输速度低、存储容量小、可靠性差、数据易丢失、严重依赖PC机等缺点[1]。本文提出以U盘作为存储介质用于某型号导弹参数测试领域，以DSP处理器TMS320C6713控制CH378将缓存数据写入U盘。利用U盘的大容量和良好移动性，最终达到现场数据采集，室内数据分析的目的。

1 硬件设计

本嵌入式存储系统硬件包括本地大容量存储电路和DSP核心处理器电路。

1.1 本地大容量存储电路

本地大容量存储电路使用CH378作为存储控制芯片[2]。CH378 工作时需要30MHz 的时钟信号，该时钟信号由内置的振荡器通过晶体振荡产生，需要在XI和XO 引脚之间连接30MHz 的晶体。SD卡存储电路原理图如图1所示。CH378内部有复位电路，不再需要外部提供复位信号。CH378 的ACT#引脚用于状态指示输出。当USB 设备断开后，ACT#引脚输出高电平；当USB 设备连接后，ACT#引脚输出低电平。该引脚可以外接发光二级管，用于指示CH378 芯片的连接状态。CH378 的RDY#引脚用于状态指示输出。当USB 设备初始化成功可以进行文件操作后，该引脚输出低电平。CH378的UD+引脚和UD-引脚直接连接到USB 设备。

1.2 DSP核心处理器电路

DSP选择TI公司性价比较高的浮点DSP：TMS320C6713。C6713采用TMS320C67x系列的DSP，基于C67x内核，最高工作频率可达300 MHz，处理速度达到24000MIPS[3]。

DSP处理电路原理图如图2所示。采用50MHz外部时钟频率，16根数据线ED0～ED15，19根地址线EA2～EA20。HD3接低电平时，HD4外接跳帽可选择DEBUG模式或BOOT模式；HD8、HD12接高电平使系统运行在小端模式且EMIF数据出现在ED[7:0]端；HD14接低电平使能McASP1外设和GPIO管脚，禁用HPI管脚；CLKMODE0引脚接高电平选择使用CLKIN脚的时钟。

图2 DSP处理电路原理图

2 软件设计

2.1 DSP读写时序

CH378支持三种通讯接口：8位并口、SPI接口或者异步串口，DSP可以通过上述任何一种通讯接口控制CH378芯片，存取U盘或者SD卡中的文件或者与计算机通讯。本系统使用8位并口控制CH378芯片，SD卡存储容量为32Gbytes。

并口信号线包括：D7～D0引脚、RD引脚、WR引脚、PCS引脚以及A0引脚。PCS引脚与CE2引脚连接。RD引脚连接到DSP的读选通输出引脚，WR引脚连接到DSP的写选通输出引脚。A0引脚为高电平时用于读写命令；当A0 引脚为低电平时用于读写数据。A0引脚连到GP9引脚。写命令时序图如图3所示。DSP在A0=1时向D7-D0引脚写入命令，在WR=0时维持稳定输入，RD保持高电平。

图3 写命令时序图

写数据时序图如图4所示。DSP在A0=0时向D7-D0写入数据，在WR=0时维持稳定输入，RD保持高电平。

图4 写数据时序图

读数据时序图如图5所示。DSP在RD上升沿从D7-D0读出数据，A0保持低电平，WR保持高电平。

图5 读数据时序图

2.2 CH378操作程序

嵌入式存储系统进行文件存储的本质是对U盘进行文件操作。DSP通过对CH378进行读写操作，间接控制CH378对U盘进行文件操作。DSP对CH378进行文件操作前，要先对CH378进行初始化，对CH378执行硬件复位，测试通信接口和工作状态，设置USB工作模式，检查U盘是否连接，初始化U盘并测试U盘是否就绪等操作。初始化程序流程图如图6所示。

图6 初始化程序流程图

初始化完成后，DSP对CH378进行文件操作，按照以下步骤进行：

（1）设置将要操作的文件的文件名，一般不得超过128个字符。

（2）在U盘新建该文件，如果文件已经存在，那么先删除再新建。

（3）向CH378内部指定缓存区写入数据块，过程如下：首先写入2个字节的偏移地址，接着写入2个字节要输入的数据块长度，最后按照长度逐个输入后续数据流。

（4）以扇区为单位向U盘新建文件写入数据块。

（5）关闭当前已经打开的文件，关闭文件的同时，可以选择是否由CH378自动更新文件长度。

文件操作程序流程图如图7所示。

图7 文件操作程序流程图

3 结论

针对目前数据存储系统传输速度低，存储容量小，特殊场合应用不便的问题，结合大容量存储和USB技术，设计了一种以U盘作为存储介质的嵌入式存储系统。系统采用TMS320C6713作为核心处理器，通过控制最新文件管理芯片CH378直接将采集数据以文件形式存储至U盘，整个工作过程无需计算机支持即可实现大容量数据的在线存储。经测试验证，该嵌入式存储系统写入平均速度达250kbyte/s，存储容量可达32Gbyte，存储可靠性高，可达到高速大容量存储的要求。