PC/104總線與TMS320VC5402 HPI口通信的解決方案

PC/104總線與TMS320VC5402 HPI口通信的解決方案

摘要：介紹了TI公司信號處理芯片TMS320VC5402 HPI（主機接口）的結(jié)構(gòu)及主要特點，提出了HPI接口與PC/104總線進(jìn)行通信連接的設(shè)計方案。該方案充分利用DSP的HPI接口功能，實現(xiàn)了主機實時讀/寫DSP任意片內(nèi)存儲單元的內(nèi)容。

TMS320VC5402（以下簡稱C5402）是德州儀器公司（TI）推出的性價比極高的定點數(shù)字信號處理器（DSP）。采用改進(jìn)的Harvard處理結(jié)構(gòu)和指令流水線操作，計算處理速度很高（100MIPS），指令周期可達(dá)10ns；片內(nèi)提供16K字的RAM，用作程序和數(shù)據(jù)存儲，其最大可擴展尋址空間為1M字；主機接口（HPI）是具有強大功能的智能外設(shè)，提供了DSP和外部處理器的通信接口。掌握HPI的原理和使用方法，可以使硬件的設(shè)計更加簡單靈活。DSP在通過HPI口和主機通信的過程中完全沒有軟件和硬件開銷，由DSP自身的硬件協(xié)調(diào)沖突，不會打斷DSP正常程序的運行。在HPI通信方式下，DSP的片內(nèi)存儲器對外界完全透明，由主機訪問HPI的地址和數(shù)據(jù)寄存器便可完成對DSP片內(nèi)存儲器的讀/寫。

本文立足于實驗經(jīng)驗，以TMS320VC5402與PC/104總線為例，介紹基于HPI口的硬件接口及軟件實現(xiàn)。

1 TMS320VC5402 HPI口簡介

主機接口HPI（Host Port Interface）是TMS320C5000系列定點芯片內(nèi)部具有的一種接口部件，主要用于DSP與其它總線或CPU進(jìn)行連接。TI的C54xx系列都提供了8位或16位的增強型HPI接口，在此以C5402增強型8位HPI接口為例進(jìn)行詳細(xì)介紹。

C5402的HPI口由一個8位數(shù)據(jù)總線和用于設(shè)備和控制接口的控制信號線組成，HPI接口通過HPI控制寄存器HPIC、地址寄存器HPIA、數(shù)據(jù)寄存器HPID和HPI內(nèi)存塊，實現(xiàn)與主機之間的通信。其主要特點在于接口所需外圍硬件很少，很容易與各種主機相連，且僅需要很少甚至不需要外加接口邏輯。引腳功能如表1所示。

表1 HPI引腳的名稱及功能

HPI引腳接至主機引腳狀 態(tài)信號功能HD0HD7數(shù)據(jù)總線I/O/ZHPI雙向并行三態(tài)數(shù)據(jù)總線。
當(dāng)不傳送數(shù)據(jù)（/HSC或/HDSx=1）或EMU1//OFF=0（切斷所有輸出）時，HD7（MSB）～HD0（LSB）均處于高阻態(tài)。/HAS地址鎖存使能（ALE）或地址選通輸入信號引腳，不用則接高電平I地址選通輸入信號。如果主機的地址和數(shù)據(jù)是一條多路總線，則/HAS連到主機的ALE引腳；如果主機的地址和數(shù)據(jù)是分開的，就將/HAS接高電平。/HCS地址或控制線I片選信號。作為HPI的使能輸入，主機在對HPI訪問時信號/HCS要保持低電平。HBIL地址或控制線I字節(jié)輸入識別信號。HBIL為低時讀/寫第一個字節(jié)，為高時讀/寫第二個字節(jié)。HBIL和HPI控制寄存器（HPIC）中的BOB位配合使用。HCNTL0/1地址或控制線I主機控制信號。選擇主機所訪問的是哪個寄存器：地址寄存器HPIA、數(shù)據(jù)寄存器HPID、控制寄存器HPIC。/HDS1/2讀/寫、數(shù)據(jù)選通輸入信號引腳I數(shù)據(jù)選通輸入。在主機訪問期間控制HPI數(shù)據(jù)的傳輸。/HINT主機中斷輸入O/Z主機中斷輸入。由控制寄存器HPIC中的HINT位控制。當(dāng)C54x復(fù)位時為高電平，EMU1//OFF低電平時為高阻態(tài)。HRDY異步準(zhǔn)備好信號引腳O/ZHPI接口準(zhǔn)備好信號輸出。HRDY為高說明HPI準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)傳送（主機可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸），為低表示HPI接口忙（主機不可傳輸數(shù)據(jù)），正在進(jìn)行上次傳輸?shù)膬?nèi)部操作。HR//W讀寫選通信號引腳或地址線I讀/寫選通信號輸入端。在主機訪問期間控制數(shù)據(jù)的傳輸方向。高電平表示主機讀HPI，低電平表示寫HPI。HPIENAVDDIHPI模塊選擇輸入。信號必須和VDD聯(lián)系起來，保證選擇HPI。如果輸入為開或接地，HPI模塊將不會被選擇。

HPI是8位的數(shù)據(jù)總線接口，由于C5402是16位的，所以與主機通信的數(shù)據(jù)都是由兩個連續(xù)的字節(jié)組成，并且由HBIL引腳指示正在傳輸?shù)氖堑谝粋�還是第二個字節(jié)。主機使用HCNTL0/1指定所訪問的是HPI控制寄存器HPIC或HPI數(shù)據(jù)寄存器HPID或HPI地址寄存器HPIA，也可以用地址自動增加的方式訪問數(shù)據(jù)寄存器HPID，具體方式如表2所示。

表2 HCNTL0/1功能選擇

HNTL0HCNTL1說 明00主機可以讀寫HPI的控制寄存器HPIC。01主機可以讀寫HPI的數(shù)據(jù)寄存器HPID。每次讀后HPIA加1，每次寫前HPIA加1。10主機可以讀寫HPI的地址寄存器HPIA。11主機可以讀寫HPI的數(shù)據(jù)寄存器HPID。對HPI口的操作，HPIA不受影響。

2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計方案

整個硬件系統(tǒng)由DSP、EPM7128S、TPS73HD301、SST39VF400A等組成。DSP的主要任務(wù)是將經(jīng)放大和解調(diào)后的無線電修正通道視頻信號接收下來，現(xiàn)通過譯碼等處理后送給主探機。其原理如圖1所示。

C5402采用低電壓工作，其內(nèi)核電壓為1.8V、I/O管腳電壓為3.3V，而PC/104總線工作于5V電壓。為了使電路能穩(wěn)定正常的工作，C5402的數(shù)據(jù)總線接有一個SN74LVC245A。它是TI公司生產(chǎn)的3.3V和5V電壓平相轉(zhuǎn)換的雙向緩沖器，可以雙電源供電，一邊工作在3.3V，一邊工作在5V，轉(zhuǎn)換的方向由兩個DIR管腳控制。它串在數(shù)據(jù)總線上，既可以為DSP提供驅(qū)動5V數(shù)字電路的能力，也可以為DSP提供5V信號讀入的保護(hù)。這樣，就不再需要為多個不同外設(shè)而考慮總線驅(qū)動不夠的問題。DSP主機接口和PC/104的連接

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