基于IP核的PSTN短消息终端SoC软硬件协同设计

对这些扩展SFR寄存器的访问和对普通寄存器的访问在形式上并没有区别。当应用程序使用Keil的C51编译器时，修改reg51.h文件可以让编译器确认用户所扩展的SFR寄存器。对扩展SFR外设地址的分配可以根据设计需要而不同，但是只能使用DW8051_core没有保留和占用的地址，否则会发生冲突。在reg51.h文件中添加以下语句让编译器确认扩展的寄存器：

sfr SEND_MODEM_DATA = 0xf1;/* 扩展，发送Modem数据，只写 */
sfr READ_FSK_DECODE = 0xf1;/* 扩展，读FSK解调数据，只读 */
sfr READ_DTMF_DECODE = 0xf2;/* 扩展，读DTMF解调数据，只读 */
sfr MODEM_STATUS = 0xf3;/* 扩展，Modem状态，只读 */
sfr MODEM_CTRL = 0xf2;/* 扩展，Modem控制，只写 */
sfr KEYPAD_VALUE = 0xf4;/* 扩展，读键盘值，只读 */
sfr FLASH_PAGE = 0xf5; /* 扩展，页面寻址，只写 */
sfr LCD_DATA = 0xf6; /* 扩展，LCD数据，读写 */
sfr LCD_CTRL = 0xf7; /* 扩展，LCD控制，只写 */
sfr CIRCUIT_STATUS = 0xff; /* 扩展，线路状态，只读 */
sfr CIRCUIT_CTRL = 0xff; /* 扩展，线路控制，只写 */

为了节约SFR总线地址资源，一些扩展的SFR寄存器在硬件上设计为只能写、不可读，另外一些被设计为只能读、不可写。这样，二者可以复用同一个SFR总线地址，比如MODEM_CTRL和READ_DTMF_DECODE寄存器；但是这样在需要先将那些“只写”寄存器的内容读出，运算后再进行写回操作的时候就很不方便。这里采用了镜像变量的方法，为每一个“只写”寄存器建立一个全局变量，每次写寄存器操作后，都对这个全局变量进行同样的写操作，时刻保持变量值和寄存器的内容一致，在需要读出的时候就使用此全局变量。MODEM_CTRL寄存器的bit0控制Modem是DTMF还是FSK模式。下面以对这一位的操作为例说明。

建立它的镜像全局变量：

unsigned char xdata modem_ctrl_mirror;

定义控制位：

#define MODEM_B0_MODE0x01// 1-DTMF, 0-FSK

图2 片上外设在SFR总线上的物理连接

设置Modem为FSK模式：

void Modem_SetMode_FSK() {
MODEM_CTRL = modem_ctrl_mirror (~MODEM_B0_MODE);
modem_ctrl_mirror = modem_ctrl_mirror (~MODEM_B0_MODE);
}

在初始化程序中对这些“只写”寄存器及其镜像全局变量进行赋值。

void DevicesInit() {
MODEM_CTRL = MODEM_CTRL_INI;
modem_ctrl_mirror = MODEM_CTRL_INI;
}

3.3 存储空间的划分和映射

在物理上，把8KB的片内RAM分为两部分，0000H～1BFFH（共7 KB）映射到数据空间，1C00H～1FFFH（共1 KB）映射到程序空间，并覆盖Flash中程序空间的1C00H～1FFFH区域；把512 KB的Flash存储器也分成两部分，00000H～0FFFFH（共64 KB）映射到程序空间，剩下的10000H～7FFFFH（共448 KB）都映射到数据空间。

对微控制器核来说，可以寻址64 KB的程序空间和64 KB的数据存储空间。对整个SoC而言，因为Flash中的程序空间有1 KB被RAM程序空间覆盖掉，所以逻辑上它的程序空间依然是64 KB，但数据空间变为7 KB＋448 KB，共455 KB。微控制器核通过扩展的SFR寄存器FLASH_PAGE按32 KB×16页的页面方式访问Flash存储器，其中包括程序空间和数据空间，如图3所示。

图3 程序空间和数据空间的划分和映射

在对Flash存储器件进行写操作后的某一段时间内（从几十μs～几百μs），对它进行读操作是不能读出一个确切值的，这是Flash存储器件的一个特性。本设计中程序和数据存放在同一个AM29LV040 Flash存储器中。在对Flash存储器进行写操作时，要不断地从其中读出进行写操作的程序指令，然后对它本身进行写操作。微控制器核在20 MHz的时钟频率下，指令周期大约是200 ns，即每隔200 ns左右，SoC就要从Flash存储器中读取一条指令。这显然和上述的Flash存储器特性发生了冲突。

通过对编译环境的设定，可以把进行写Flash操作的函数unsigned char WriteData_FLASH (unsigned char * dest, unsigned char *scr, unsigned int len) 和Flash扇区擦除函数unsigned char EraseSector_FLASH (unsigned char sector_index)定位到程序空间的1C00H～1FFFH，并备份到数据空间的0EC00H～0EFFFH。在应用程序的设备初始化函数void DevicesInit()中，调用加载函数void LoadFLASHOpToRAM()，把对Flash进行写或者擦除操作的这1KB的程序代码从Flash加载到RAM的程序空间。以后凡是涉及到对Flash的写或者擦除操作，都由硬件逻辑切换总线到RAM去执行这一段程序代码。这样，以不大的RAM开销，解决了不能同时对Flash进行读和写操作的矛盾。