多端口存储器在多机系统中的应用

三、FIFO的双向扩展和语音数据交换系统

用DSP实现语音压缩和解压算法得到了广泛的应用。例如，用TMS320LC549可以实现基于G.723.1压缩算法的全双工语音编解码器。G.723.1语音解码器可将输入的PCM编码压缩为6.3和5.3Kbps的语音数据，压缩出的语音数据是每30ms突发输出一帧。比如，6.3Kbps的速率，编解码器每30ms输出24Byte压缩语音帧（包括信令数据），同样，编解码器每30ms突发接收24Byte语音数据解压，输出PCM编码。为了实现语音数据的全双工实时交换，可采用双向FIFO设计交换系统。下面，以1片AT89C51（简称MCU）与2片TMS320LC549（简称DSP）实现语音数据双向交换为例，介绍FIFO的具体应用。其中DSP用于语音数据的压缩解压；MCU用于转发语音数据流和监控；FIFO用于CPU之间的数据缓冲。

首先，用2片单向FIFO IDT7202扩展为双向FIFO（也可使用专用的双向FIFO），如图6所示可以在A和B系统之间实现双向通信。



图7为语音双向交换的原理简图（图中未给出模拟话路和PCM编解码器等）。MCU分别通过两个双向FIFO与相应的DSP实现语音数据交换。MCU对双向FIFO的选通控制采用一片16V8GAL电路。DSP压缩完一帧用中断通知MCU取压缩的语音数据。



MCU在中断服务程序中接收压缩语音。图8给出了MCU的中断服务程序。如图8所吉，MCU分别在两个对等的中断服务程序中，从上行的FIFO接收上行的语音数据，然后转发给另一个下行的FIFO。DSP检测下行FIFO的空标志。若为空间，则从下行的FIFO中接收需要解压的语音数据，并对语音数据包解压回放。



由上可以看出，利用FIFO实现多机接口，硬件和通信流程简单，并且在实际的调试中，本系统的语音数据得到实时交换，没有出现语音帧丢失的情况，语音延时符合要求，可以实现全双工通信。

结束语

本文介绍了以双口RAM和FIFO为例，利用多端口存储器设计多机系统。现对双口RA几FIFO比较如下：（1）FIFO的仲裁控制简单，但其容量不如双口RAM。由于先进先出的特点，特别适合数据缓冲和突发传送数据。某些芯片的内部就集成小容量FIFO，例如，DSP的同步串口就集成两个FIFO，用于接收和发送数据缓冲。双口RAM的仲裁逻辑比FIFO复杂，但其容量较大。由于存储数据完全共享，适用于双机系统的全局存储器和大容量数据存储共享，例如大容量磁盘的数据缓存可采用双口RAM。（2）FIFO只给外部提供一个读和一个写信号，因此CPU用一个I/O地址便可读或写FIFO，使硬件趋于简单，给编程也带来一些方便，但CPU不能对FIFO内部的存储器进行寻址。双口RAM由于有两套地址线，使硬件较FIFO复杂，但允许CPU访问内部存储单元，因此CPU之间可以自己定主和分配数据块以及数据单元，使软件设计更加灵活。

在异种机系统设计中，利用双口RAM和FIFO能够实时、快速、灵活和方便地进行相互通信，得到满意的效果。