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）的結構及主要特點，提出了HPI接口與PC/104總線進行通信連接的設計方案。該方案充分利用DSP的HPI接口功能，實現了主機實時讀/寫DSP任意片內存儲單元的內容。

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字信號處理器（DSP）。采用改進的Harvard處理結構和指令流水線操作，計算處理速度很高（100MIPS），指令周期可達10ns；片內提供16K字的RAM，用作程序和數據存儲，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，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自身的硬件協調沖突，不會打斷DSP正常程序的運行。在HPI通信方式下，DSP的片內存儲器對外界完全透明，由主機訪問HPI的地址和數據寄存器便可完成對DSP片內存儲器的讀/寫。

本文立足于實驗經驗，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。

1 TMS320VC5402 HPI口簡介

主機接口HPI（Host Port Interface）是TMS320C5000系列定點芯片內部具有的一種接口部件，主要用于DSP與其它總線或CPU進行連接。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接口為例進行詳細介紹。

C5402的HPI口由一個8位數據總線和用于設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、數據寄存器HPID和HPI內存塊，實現與主機之間的通信。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 態信號功能HD0HD7數據總線I/O/ZHPI雙向并行三態數據總線。
當不傳送數據（/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。/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據是一條多路總線，則/HAS連到主機的ALE引腳；如果主機的地址和數據是分開的，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字節輸入識別信號。HBIL為低時讀/寫第一個字節，為高時讀/寫第二個字節。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、數據寄存器HPID、控制寄存器HPIC。/HDS1/2讀/寫、數據選通輸入信號引腳I數據選通輸入。在主機訪問期間控制HPI數據的傳輸。/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C54x復位時為高電平，EMU1//OFF低電平時為高阻態。HRDY異步準備好信號引腳O/ZHPI接口準備好信號輸出。HRDY為高說明HPI準備好數據傳送（主機可進行數據傳輸），為低表示HPI接口忙（主機不可傳輸數據），正在進行上次傳輸的內部操作。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據的傳輸方向。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位的數據總線接口，由于C5402是16位的，所以與主機通信的數據都是由兩個連續的字節組成，并且由HBIL引腳指示正在傳輸的是第一個還是第二個字節。主機使用HCNTL0/1指定所訪問的是HPI控制寄存器HPIC或HPI數據寄存器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據寄存器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的數據寄存器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的數據寄存器HPID。對HPI口的操作，HPIA不受影響。

2 系統的硬件設計方案

整個硬件系統由DSP、EPM7128S、TPS73HD301、SST39VF400A等組成。DSP的主要任務是將經放大和解調后的無線電修正通道視頻信號接收下來，現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。為了使電路能穩定正常的工作，C5402的數據總線接有一個SN74LVC245A。它是TI公司生產的3.3V和5V電壓平相轉換的雙向緩沖器，可以雙電源供電，一邊工作在3.3V，一邊工作在5V，轉換的方向由兩個DIR管腳控制。它串在數據總線上，既可以為DSP提供驅動5V數字電路的能力，也可以為DSP提供5V信號讀入的保護。這樣，就不再需要為多個不同外設而考慮總線驅動不夠的問題。DSP主機接口和PC/104的連接

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