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PC/104總線(xiàn)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(diǎn)，提出了HPI接口與PC/104總線(xiàn)進(jìn)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(shí)現了主機實(shí)時(shí)讀/寫(xiě)DSP任意片內存儲單元的內容。TMS320VC5402（以下簡(jiǎn)稱(chēng)C5402）是德州儀器公司（TI）推出的性?xún)r(jià)比極高的定點(diǎn)數字信號處理器（DSP）。采用改進(jìn)的Harvard處理結構和指令流水線(xiàn)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(jiǎn)單靈活。DSP在通過(guò)HPI口和主機通信的過(guò)程中完全沒(méi)有軟件和硬件開(kāi)銷(xiāo)，由DSP自身的硬件協(xié)調沖突，不會(huì )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(fǎng)問(wèn)HPI的地址和數據寄存器便可完成對DSP片內存儲器的讀/寫(xiě)。
本文立足于實(shí)驗經(jīng)驗，以TMS320VC5402與PC/104總線(xiàn)為例，介紹基于HPI口的硬件接口及軟件實(shí)現。
1 TMS320VC5402 HPI口簡(jiǎn)介
主機接口HPI（Host Port Interface）是TMS320C5000系列定點(diǎn)芯片內部具有的一種接口部件，主要用于DSP與其它總線(xiàn)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)行詳細介紹。
C5402的HPI口由一個(gè)8位數據總線(xiàn)和用于設備和控制接口的控制信號線(xiàn)組成，HPI接口通過(guò)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(shí)現與主機之間的通信。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(chēng)及功能
當不傳送數據（/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(xiàn)，則/HAS連到主機的ALE引腳；如果主機的地址和數據是分開(kāi)的，就將/HAS接高電平。/HCS地址或控制線(xiàn)I片選信號。作為HPI的使能輸入，主機在對HPI訪(fǎng)問(wèn)時(shí)信號/HCS要保持低電平。HBIL地址或控制線(xiàn)I字節輸入識別信號。HBIL為低時(shí)讀/寫(xiě)第一個(gè)字節，為高時(shí)讀/寫(xiě)第二個(gè)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(xiàn)I主機控制信號。選擇主機所訪(fǎng)問(wèn)的是哪個(gè)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(xiě)、數據選通輸入信號引腳I數據選通輸入。在主機訪(fǎng)問(wèn)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(shí)為高電平，EMU1//OFF低電平時(shí)為高阻態(tài)。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(shuō)明HPI準備好數據傳送（主機可進(jìn)行數據傳輸），為低表示HPI接口忙（主機不可傳輸數據），正在進(jìn)行上次傳輸的內部操作。HR//W讀寫(xiě)選通信號引腳或地址線(xiàn)I讀/寫(xiě)選通信號輸入端。在主機訪(fǎng)問(wèn)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(xiě)HPI。HPIENAVDDIHPI模塊選擇輸入。信號必須和VDD聯(lián)系起來(lái)，保證選擇HPI。如果輸入為開(kāi)或接地，HPI模塊將不會(huì )被選擇。
HPI是8位的數據總線(xiàn)接口，由于C5402是16位的，所以與主機通信的數據都是由兩個(gè)連續的字節組成，并且由HBIL引腳指示正在傳輸的是第一個(gè)還是第二個(gè)字節。主機使用HCNTL0/1指定所訪(fǎng)問(wèn)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(dòng)增加的方式訪(fǎng)問(wèn)數據寄存器HPID，具體方式如表2所示。
表2 HCNTL0/1功能選擇
2 系統的硬件設計方案
整個(gè)硬件系統由DSP、EPM7128S、TPS73HD301、SST39VF400A等組成。DSP的主要任務(wù)是將經(jīng)放大和解調后的無(wú)線(xiàn)電修正通道視頻信號接收下來(lái)，現通過(guò)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(xiàn)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(xiàn)接有一個(gè)SN74LVC245A。它是TI公司生產(chǎn)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(gè)DIR管腳控制。它串在數據總線(xiàn)上，既可以為DSP提供驅動(dòng)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(gè)不同外設而考慮總線(xiàn)驅動(dòng)不夠的問(wèn)題。DSP主機接口和PC/104的連接
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