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基于PCI總線的雙DSP系統(tǒng)及WDM驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)
摘要:介紹了PCI總線控制芯片PCI2040的功能及內(nèi)部結(jié)構(gòu),分析了基于PCI總線的雙DSP通信的硬件結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)方法,并描述了利用Windows2000 DDK開發(fā)WDM設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的方法及PCI雙DSP通信驅(qū)動(dòng)程序主要模塊的設(shè)計(jì)方法和編程注意要點(diǎn)。TI公司專門推出了PCI2040橋芯片是專門針對(duì)PCI總線和DSP接口用的,本文利用它和DSP來(lái)處理視頻信號(hào),并用雙端口RAM實(shí)現(xiàn)DSP之間的數(shù)據(jù)傳輸。
1 硬件設(shè)計(jì)
1.1 PCI總線控制芯片PCI2040
PCI總線是一種不依附于某個(gè)具體處理器的局部總線,它支持32位或64位的總線寬度,頻率通常是33MHz,目前最快的PCI2.0總線工作頻率是66MHz。工作在33MHz、32位時(shí),理論上最大數(shù)據(jù)傳輸速率能達(dá)到133MB/s。它支持猝發(fā)工作方式,提高了傳輸速度,支持即插即用,PCI部件和驅(qū)動(dòng)程序可以在各種不同的平臺(tái)上運(yùn)行[1]。
實(shí)現(xiàn)PCI總線協(xié)議一般有兩種方法,一是用FPGA設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),但PCI協(xié)議比較復(fù)雜,因此難度較大;二是采用PCI總線控制芯片,如AMCC公司的S5933、PLX公司的PCI9080等通用的PCI接口芯片。TI公司專門推出了針對(duì)PCI總線和DSP接口的芯片PCI2040[2],它不但實(shí)現(xiàn)了PCI總線控制的功能,而且提供了和DSP芯片無(wú)縫的接口,因而大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度并縮短了開發(fā)時(shí)間。
PCI2040是一個(gè)PCI-DSP橋接器件,它提供了PCI局部總線和TMS320C54X 8位主機(jī)接口(HPI)與TMS320C6X 16位主機(jī)接口的無(wú)縫連接。一片PCI2040最多能同時(shí)掛接4片DSP芯片。同時(shí),它還提供了一個(gè)串行EEPROM接口,一個(gè)通用輸入輸出接口(GPIO)和一個(gè)16位通用總線接口(為TI JTAG測(cè)試總線控制器提供接口)[2]。PCI2040只能作為PCI目標(biāo)設(shè)備使用,不能作為PCI主設(shè)備使用;它只支持單字的讀寫,不能提供DMA操作。PCI2040能夠兼容3.3V和5V信號(hào)環(huán)境?系統(tǒng)中的3.3V和5V信號(hào)可以直接從PCI插槽中獲得。
PCI2040和TMS320C6201的接口如圖1所示。
1.2 PCI2040寄存器說(shuō)明
PCI2040橋256字節(jié)的配置頭如圖2所示,HPI CSR 基地址、控制空間基地址(Control Space Base Address)值都是系統(tǒng)自動(dòng)分配的。所有的PNP器件都是如此?它將控制空間映射到主機(jī)內(nèi)存,映射的空間大小為32KB。4片DSP芯片的選擇是通過(guò)解碼PCI_AD14、PCI_AD13來(lái)實(shí)現(xiàn)的,其對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示。而DSP HPI寄存器的地址則是由PCI_AD12和PCI_AD11來(lái)決定的,其對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2所示。
圖1 PCI2040和TMS320C6201的接口
表1 DSP選擇
AD[14:13]
TMS320C6x DSP
00
HCS0(選擇第一塊DSP)
01
HCS1(選擇第二塊DSP)
10
HCS2(選擇第三塊DSP)
11
HCS3(選擇第四塊DSP)
表1 HPI寄存器映射
AD[12:11]
TMS320C6x HPI Register
00
HPI控制寄存器
01
HPI地址寄存器
10
HPI自增數(shù)據(jù)寄存器
11
HPI數(shù)據(jù)寄存器
因此,DSP與主機(jī)交換數(shù)據(jù)的過(guò)程,也就是讀寫HPI寄存器的過(guò)程。也就是說(shuō),通過(guò)主機(jī)訪問(wèn)DSP板上資源,只需要將相應(yīng)地址賦予HPIA寄存器中,然后讀寫數(shù)據(jù)就可以通過(guò)HPID寄存器。具體描述如下:
(1) 初始化PCI2040內(nèi)部配置寄存器,指向特定的DSP(因?yàn)楸鞠到y(tǒng)有兩塊DSP和PCI2040相連),指定數(shù)據(jù)傳輸寬度為16位。
(2) 分配HPI CSR基地址和控制空間基地址,允許PCI2040進(jìn)行內(nèi)存映射或I/O端口映射。值得注意的是,PCI2040控制空間只能映射在主機(jī)的內(nèi)存空間里,不能映射在I/O空間。以上兩步都由驅(qū)動(dòng)程序完成。
(3) 脫離復(fù)位狀態(tài)后,PCI2040解碼從PCI總線來(lái)的地址,以此來(lái)做出響應(yīng)。若落入32KB的控制空間中,則根據(jù)PCI_AD12、PCI_AD11及PCI_AD14、PCI_AD13片選情況訪問(wèn)相應(yīng)HPI寄存器。
(4)設(shè)定HPI控制寄存器中的BOB位,選擇正確的高低16位排列方式。
(5)主機(jī)開始對(duì)HPI寄存器進(jìn)行讀寫。
1.3 雙DSP系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
本文所采用的雙DSP系統(tǒng)主要用來(lái)處理視頻信號(hào)及高速數(shù)據(jù)采集,該系統(tǒng)是基于TMS320C6201 DSP和PCI2040而設(shè)計(jì)的。此卡的主要功能是:(1)采集視頻信號(hào)或其他模擬信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后,交給DSP進(jìn)行相應(yīng)處理,然后將處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)PCI2040經(jīng)PCI總線存放在計(jì)算機(jī)硬盤上或者直接存儲(chǔ)到板上RAM中,然后通過(guò)PCI總線將視頻數(shù)據(jù)傳送到主機(jī)后顯示。(2)兩塊DSP之間的通信可以通過(guò)McBSP或雙端口RAM。
該系統(tǒng)的特點(diǎn)有:兩塊TMS320C6201 DSP,處理能力可達(dá)3200MIPS;每片C6201帶512K SBSRAM,256KB FLASH;16KB高速雙口RAM用于兩塊C620
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