一种基于可编程逻辑的双口RAM防冲突方法与流程

本发明属于处理器数据交换领域

背景技术：

随着电子技术的发展，系统的复杂性越来越高，往往需要多个处理器协同工作来实现产品功能，双口ram是一种广泛使用于多cpu之间数据交换的的双端口易失性存储器，一般每个双口ram都有两个完全独立的端口，每个端口有自己的数据线、地址线、控制线。但当双口ram两端cpu同时对一个存储单元进行读写操作时，双口ram会产生冲突问题，导致读写数据错误。

目前采用的防冲突机制主要依赖于双口ram芯片提供的防冲突机制，主要包括：

1)插入等待状态的防冲突机制

当双口ram两侧端口同时对同一个地址单元进行访问时，双口ram内部仲裁单元会将双口ram的busy引脚置为有效状态，比如当对左侧的存储单元进行读写时，若右侧端口也对该存储单元进行操作，则右侧busy信号则会变成有效，直到左侧端口操作完成，busy信号转为无效状态。在使用中一般将busy信号与cpu端的busy信号输入管脚连接，当busy信号有效时，cpu在读写操作时插入等待状态，避免两端同时对双口ram进行操作；

2)信号量防冲突机制

在双口ram芯片中提供了几个特定的锁存器，以双口ram芯片idt70v28为例，提供了8个锁存器，整个存储区间可以分为8个区，每个区的状态由1个锁存器指示，这些锁存器用来存放令牌，用来指示当前存储区是否被占用。如果处理器想使用一段双口ram空间,则首先需要以写寄存器的方式申请获取令牌，如果读寄存器的和写入的一致，则说明获取令牌成功，可以安全使用这段双口ram空间，在这段时间内，双口ram内部仲裁逻辑保证其它处理器无法获得这个令牌，直到另外一侧的cpu释放这个令牌为止。

基于双口ram芯片提供的busy信号或者信号量的机制主要有以下缺点：

1)采用busy信号的机制，要求双口两端cpu的存储器访问机制必须支持这种插入等待机制，而实际使用过程中，很多cpu并不支持这种存储器访问等待插入机制；

2)采用信号量的机制，要求双口两端的cpu软件都必须制定好通讯协议，比如信号量的数量以及每个信号量控制的存储区域的划分，双口两端cpu往往是在不同的模块上，在一些改造项目中，经常出现一侧cpu的状态已经固定，软硬件不可更改，只能更改另一侧cpu软硬件的情况，如果在老状态下没有使用或者约定好信号量机制，则在改造过程中就无法使用基于信号量的防冲突机制。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于提供一种基于可编程逻辑的双口ram防冲突方法，解决双口ram两端cpu在操作双口ram中，避免产生冲突。本发明的技术方案是在双口ram一侧(从端)cpu采用基于可编程逻辑对双口ram另一侧(主端)的控制信号进行监测，当从端访问双口ram时，如果主端也在访问，则通过逻辑立即切断从端的控制信号，保证主端的安全访问，并在逻辑中标记本次访问冲突，从端每次读后，都要通过读取逻辑中的标志判断是否发送了冲突，如果发生了则丢弃本次的数据，重新发起读写。

本发明的发明目的通过以下技术方案实现：

一种基于可编程逻辑的双口ram防冲突装置，应用在双口ram从端，包含以下步骤；

1)将双口ram主端的片选引脚上的片选信号port_a_cs_ram输入非门，将非门的输出和双口ram从端一侧的cpu输出的片选信号port_b_cs_cpu输入或门，或门的输出连接到双口ram从端的片选引脚；

2)将双口ram主端的片选引脚上的片选信号port_a_cs_ram和双口ram从端的片选引脚上的片选信号port_b_cs_ram输入或非门，或非门的输出送至d触发器的clocks输入端，d触发器的d端接逻辑“1”,d触发器的s端接双口ram从端一侧的cpu的gpio_clr引脚，d触发器的输出作为冲突标志连接至双口ram从端一侧的cpu的gpio_interrupt引脚；

3)双口ram从端一侧的cpu执行以下步骤：读取gpio_interrupt引脚来判断本次读写是否有读写冲突，若有，则通过gpio_clr引脚清除冲突标志后，重新发起读写操作，直到没有读写冲突，则认为数据正常读写，本次读写结束。

依据上述特征，片选信号为低电平有效。

本发明的优点是不依赖于双口ram两侧cpu是否支持busy信号插入等待或者软件是否有信号量机制，也不要求硬件引出busy信号，对软硬件状态的要求低，特别适用于一些软硬件状态不支持双口ram芯片提供的检测机制的场合。因该方法实现简单、方便易用，将会有广阔的市场使用空间。

附图说明

图1为实施例所示第一逻辑模块的结果示意图；

图2为实施例所示第二逻辑模块的结果示意图；

图3为实施例所示cpu的读写流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明提出了一种基于可编程逻辑的双口ram防冲突方法，它弥补了传统的双口ram防冲突方法的限制。本方案在即使双口ram两端均没有使用双口ram提供的检测机制的情况下，能保持双口ram一侧(主端)软硬件均不更改，通过编写从端可编程逻辑和应用软件，可以保证双口ram两端cpu的可靠数据交互。主要实现步骤如下：

1)在可编程逻辑中，增加以下第一逻辑模块：

将双口ram主端的片选引脚上的片选信号port_a_cs_ram输入非门，将非门的输出和双口ram从端一侧的cpu输出的片选信号port_b_cs_cpu输入或门，或门的输出连接到双口ram从端的片选引脚(片选低有效)，如图1所示。当双口ram主端一侧的cpu操作双口ram时，通过逻辑强制双口ram从端一侧的cpu发出的cs信号无效，因此当双口ram从端一侧的cpu发起读写操作时，双口ram从端的片选信号实际为无效状态，从而保证不会冲突；

2)在可编程逻辑中，增加以下第二逻辑模块：

将双口ram主端的片选引脚上的片选信号port_a_cs_ram和双口ram从端的片选引脚上的片选信号port_b_cs_ram输入或非门，或非门的输出送至d触发器的clocks输入端，d触发器的d端接逻辑“1”,d触发器的s端接双口ram从端一侧的cpu的gpio_clr引脚，d触发器的输出作为冲突标志连接至双口ram从端一侧的cpu的gpio_interrupt引脚，如图2所示。

当系统上电后，通过gpio_clr将冲突标志清0，当双口ram两侧的片选信号port_a_cs_ram和port_b_cs_ram信号有一个有效，另一个无效，或者两个都无效时，或非门输出为0，当两侧片选信号均有效时，或非门输出为1，此时，触发器的输出q＝d，也就是冲突标志为“1”,表示有双口访问冲突。

3)双口ram从端一侧的cpu执行以下步骤：

双口ram从端一侧的cpu每次读写双口ram某地址后，都会通过读取gpio_interrupt状态来判断本次读写是否有读写冲突，若有，则通过gpio_clr清除冲突标志后，重新对上次的地址发起读写操作，直到没有读写冲突，则认为数据正常读写，本次读写结束，如图3所示。

本发明提出了一种新的基于可编程逻辑的双口ram防冲突方法。它非常适合于双口ram芯片本身提供的防冲突机制不适用的场合，降低了传统方式对软硬件的要求，这种方法在双口ram两侧cpu都没有使用busy信号或则信号量的情况下，只需更改一侧cpu端的逻辑和软件，另一侧cpu的软硬件无需任何更改，给传统的双口防冲突机制提供了一种新的方案。

同时，因该方法实现简单、方便易用，适用于各种多gpu双口ram通讯的场合，推广性强，将会有广阔的市场使用空间和显著的经济效益。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。