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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(hào)處理芯片TMS320VC5402 HPI（主機(jī)接口）的結(jié)構(gòu)及主要特點(diǎn)，提出了HPI接口與PC/104總線進(jìn)行通信連接的設(shè)計(jì)方案。該方案充分利用DSP的HPI接口功能，實(shí)現(xiàn)了主機(jī)實(shí)時(shí)讀/寫DSP任意片內(nèi)存儲(chǔ)單元的內(nèi)容。TMS320VC5402（以下簡(jiǎn)稱C5402）是德州儀器公司（TI）推出的性價(jià)比極高的定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)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(jì)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(chǔ)，其最大可擴(kuò)展尋址空間為1M字；主機(jī)接口（HPI）是具有強(qiáng)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(jì)更加簡(jiǎn)單靈活。DSP在通過(guò)HPI口和主機(jī)通信的過(guò)程中完全沒(méi)有軟件和硬件開銷，由DSP自身的硬件協(xié)調(diào)沖突，不會(huì)打斷DSP正常程序的運(yùn)行。在HPI通信方式下，DSP的片內(nèi)存儲(chǔ)器對(duì)外界完全透明，由主機(jī)訪問(wèn)HPI的地址和數(shù)據(jù)寄存器便可完成對(duì)DSP片內(nèi)存儲(chǔ)器的讀/寫。
本文立足于實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，以TMS320VC5402與PC/104總線為例，介紹基于HPI口的硬件接口及軟件實(shí)現(xiàn)。
1 TMS320VC5402 HPI口簡(jiǎn)介
主機(jī)接口HPI（Host Port Interface）是TMS320C5000系列定點(diǎn)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(qiáng)型HPI接口，在此以C5402增強(qiáng)型8位HPI接口為例進(jìn)行詳細(xì)介紹。
C5402的HPI口由一個(gè)8位數(shù)據(jù)總線和用于設(shè)備和控制接口的控制信號(hào)線組成，HPI接口通過(guò)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(shí)現(xiàn)與主機(jī)之間的通信。其主要特點(diǎn)在于接口所需外圍硬件很少，很容易與各種主機(jī)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
當(dāng)不傳送數(shù)據(jù)（/HSC或/HDSx=1）或EMU1//OFF=0（切斷所有輸出）時(shí)，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(hào)引腳，不用則接高電平I地址選通輸入信號(hào)。如果主機(jī)的地址和數(shù)據(jù)是一條多路總線，則/HAS連到主機(jī)的ALE引腳；如果主機(jī)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(hào)。作為HPI的使能輸入，主機(jī)在對(duì)HPI訪問(wèn)時(shí)信號(hào)/HCS要保持低電平。HBIL地址或控制線I字節(jié)輸入識(shí)別信號(hào)。HBIL為低時(shí)讀/寫第一個(gè)字節(jié)，為高時(shí)讀/寫第二個(gè)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(jī)控制信號(hào)。選擇主機(jī)所訪問(wèn)的是哪個(gè)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(hào)引腳I數(shù)據(jù)選通輸入。在主機(jī)訪問(wèn)期間控制HPI數(shù)據(jù)的傳輸。/HINT主機(jī)中斷輸入O/Z主機(jī)中斷輸入。由控制寄存器HPIC中的HINT位控制。當(dāng)C54x復(fù)位時(shí)為高電平，EMU1//OFF低電平時(shí)為高阻態(tài)。HRDY異步準(zhǔn)備好信號(hào)引腳O/ZHPI接口準(zhǔn)備好信號(hào)輸出。HRDY為高說(shuō)明HPI準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)傳送（主機(jī)可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸），為低表示HPI接口忙（主機(jī)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(hào)引腳或地址線I讀/寫選通信號(hào)輸入端。在主機(jī)訪問(wèn)期間控制數(shù)據(jù)的傳輸方向。高電平表示主機(jī)讀HPI，低電平表示寫HPI。HPIENAVDDIHPI模塊選擇輸入。信號(hào)必須和VDD聯(lián)系起來(lái)，保證選擇HPI。如果輸入為開或接地，HPI模塊將不會(huì)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(jī)通信的數(shù)據(jù)都是由兩個(gè)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�(gè)還是第二個(gè)字節(jié)。主機(jī)使用HCNTL0/1指定所訪問(wèn)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(dòng)增加的方式訪問(wèn)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
2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方案
整個(gè)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(wú)線電修正通道視頻信號(hào)接收下來(lái)，現(xiàn)通過(guò)譯碼等處理后送給主探機(jī)。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(gè)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(gè)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(dòng)5V數(shù)字電路的能力，也可以為DSP提供5V信號(hào)讀入的保護(hù)。這樣，就不再需要為多個(gè)不同外設(shè)而考慮總線驅(qū)動(dòng)不夠的問(wèn)題。DSP主機(jī)接口和PC/104的連接
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