利用ISA總線(xiàn)實(shí)現對DSP芯片VC5402的軟配置

一、引言

目前，隨著(zhù)微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，在基于工業(yè)測控和數據采集領(lǐng)域的PC機板卡產(chǎn)品中，高速DSP芯片的使用已經(jīng)是越來(lái)越普及。眾多廠(chǎng)家生產(chǎn)的DSP芯片中以美國TI公司（德州儀器）生產(chǎn)的DSP芯片的應用最為普遍。同傳統的諸如單片機的程序裝載過(guò)程相比，DSP廠(chǎng)家為芯片提供了更多、更靈活的程序裝載方法。電子工程師在設計DSP系統中究竟采用那種程序裝載方法，應視產(chǎn)品類(lèi)型的不同而有所選擇。當前許多廠(chǎng)家所生產(chǎn)的DSP芯片中都集成了主機并行接口，利用主機并口可以完成主機和DSP之間的并行數據交換。例如TI公司的TMS320C54X系列的DSP芯片、AD公司ADSP21XX系列的DSP芯片等。而主機并口在完成主機與DSP進(jìn)行數據交換的同時(shí)，還大都具有程序裝載的功能。在PC板卡類(lèi)電子產(chǎn)品上使用DSP芯片時(shí)，實(shí)際上是一種主從模式的應用，即把PC機作為主機，DSP芯片作為從機。這時(shí)采用主機并口通過(guò)PC機的系統總線(xiàn)來(lái)完成程序的裝載就成了一種既經(jīng)濟實(shí)用又靈活方便的方式。下面以TI公司的TMS320VC5402為例（以下簡(jiǎn)稱(chēng)為VC5402），本文介紹了如何由PC的ISA總線(xiàn)來(lái)完成DSP程序的HPI(主機并行接口)裝載，并給出了軟硬件開(kāi)發(fā)的實(shí)例。

二、硬件設計

1．VC5402的HPI程序裝載過(guò)程

VC5402內部具有4K×16位字的ROM，當系統上電復位后，如果VC5402的MP/MC引腳為低，那么VC5402的PC程序指針跳到地址為0XFF80的ROM處開(kāi)始執行復位向量段的程序。該段程序是廠(chǎng)家在出廠(chǎng)時(shí)就固化好的一段程序，它首先執行跳轉指令，跳到地址為0XF800處開(kāi)始執行，從0XF800開(kāi)始的ROM的內容被稱(chēng)為程序裝載器（Bootloader）。在那里DSP將要判斷用戶(hù)究竟采用了那種程序裝載方式，而判斷的依據是通過(guò)諸如中斷的有無(wú)、數據或I/O空間固定地址單元內特定的標志字的有無(wú)等廠(chǎng)家已經(jīng)定義好的方式來(lái)識別的。值得注意的是，VC5402的HPI裝載方式與C54X系列的其它型號稍有不同。其不同有以下兩點(diǎn)：

⑴ VC5402的HPI裝載過(guò)程是在復位過(guò)程(Reset)以后完成的，不是在復位過(guò)程中完成的。

⑵ /INT2標志位不是判斷HPI裝載模式的唯一方法，VC5402內地址為0X007F的RAM單元的內容也是判斷HPI裝載模式的一種方法。

PC機的ISA總線(xiàn)作為主機（以后稱(chēng)為HOST）可以通過(guò)HPI口把VC5402的程序裝載到VC5402內部雙存取RAM中開(kāi)始執行。

圖1 ISA總線(xiàn)與VC5402的HPI接口電路

2．硬件實(shí)現

實(shí)現ISA總線(xiàn)與VC5402的HPI硬件接口比較簡(jiǎn)單，需要注意的一點(diǎn)就是VC5402與ISA總線(xiàn)需要電平轉換。由于ISA總線(xiàn)電平是5V TTL電平，而VC5402是3.3V電平，所以?xún)烧卟荒苤苯咏涌�。我們可以使用PHILIPS公司的74LVC245電平轉換芯片，這種芯片采用3.3V供電，能允許5V和3.3V兩種電平的輸入信號。輸出為3.3V電平，可以和3.3V器件直接接口。電路原理圖見(jiàn)圖一：

由于需要PC對VC5402進(jìn)行實(shí)時(shí)的程序裝載，那么VC5402的復位就不能用簡(jiǎn)單的RC電路來(lái)完成，這里采用一片74HC74的D觸發(fā)器由PC控制完成VC5402的復位過(guò)程。圖中，我們把/HINT和/INT2連在一起，是因為VC5402在運行Bootloader時(shí)會(huì )自動(dòng)在/HINT引腳輸出一個(gè)低電平，這樣會(huì )使VC5402在復位結束后馬上能識別到當前的裝載模式為HPI模式，而忽略對其它模式的循環(huán)搜索。電路設計時(shí)需要注意對VC5402的HPI相關(guān)控制引腳的接法。對于控制引腳，采用不同的HOST時(shí)，接法也會(huì )有所不同。這里需要了解一下HPI主機并口工作的時(shí)序,時(shí)序圖見(jiàn)圖二。圖中的/HCS信號是HPI使能輸入信號，當使用HPI時(shí)，/HCS信號必須接地。/HAS是HPI的地址鎖存輸入信號，這個(gè)信號在地址總線(xiàn)與數據總線(xiàn)分時(shí)復用的處理器（例如8031）作為HOST時(shí)作為地址鎖存信號來(lái)使用；對于ISA總線(xiàn),其地址線(xiàn)和數據線(xiàn)是分開(kāi)的，所以/HAS只要接3.3V即可。/HDS1和/HDS2是兩個(gè)數據鎖存信號，事實(shí)上使用其中的一個(gè)就可以了，而另一個(gè)則必須接3.3V。本例子中使用了/HDS1,而/HDS2接了3.3V。應該指出，當不使用/HAS信號時(shí)，/HDS1和/HDS2兩個(gè)輸入信號也具有地址鎖存作用，在它們的下降沿時(shí)刻,VC5402的HPI鎖存HCNTL0、HCNTL1、HBIL和HR/W四個(gè)控制輸入信號的值。通過(guò)這四個(gè)信號的值，VC5402可以確定當前是對那個(gè)寄存器進(jìn)行操作、是讀操作還是寫(xiě)操作、是對16位字長(cháng)的高八位還是低八位進(jìn)行傳輸，因此電路設計時(shí)必須確保在/HDS1或/HDS2下降沿時(shí)上述四個(gè)控制信號具有正確的邏輯電平，否則整個(gè)程序裝載過(guò)程將會(huì )失敗。

圖2 HPI操作時(shí)序圖

由于VC5402內部是16位的數據總線(xiàn)，而其HPI主機并口卻是一個(gè)8位的數據總線(xiàn),所以通過(guò)HPI與HOST進(jìn)行一個(gè)16位字的數據交換需要分兩次來(lái)完成，HBIL信號來(lái)指出當前是第一個(gè)字節還是第二個(gè)字節。HR/W輸入信號來(lái)指出當前HOST的數據傳輸方向，由于這里只是對VC5402進(jìn)行程序裝載，即HOST只對HPI進(jìn)行寫(xiě)操作，所以把HR/W接地。至于HCNTL0、HCNTL1兩個(gè)輸入控制信號的作用，這里不妨簡(jiǎn)述如下：

HOST通過(guò)HPI與VC5402進(jìn)行數據交換時(shí)，實(shí)際上只是對VC5402的三個(gè)寄存器進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，它們是HPI控制寄存器HPIC、HPI地址寄存器HPIA和HPI數據寄存器HPID。HOST對這三個(gè)寄存器的尋址，是通過(guò)輸入信號線(xiàn)HCNTL0和HCNTL1來(lái)完成的，具體過(guò)程如下表一。實(shí)際應用中通常是把HCNTL0、HCNTL1連同HBIL接到HOST的地址線(xiàn)上。

表一 HPI主機并口的地址分配

HCNTL0HCNTL1功 能 描 述00HOST讀寫(xiě)HPI控制寄存器HPIC01HOST讀寫(xiě)HPI控制寄存器HPID，同時(shí)HPIA具有自動(dòng)加1的功能，這種方式可以數據交換的速度10HOST讀寫(xiě)HPI地址寄存器HPIA11HOST讀寫(xiě)HPI數據寄存器HPID，HPIA寄存器不受影響

電路中用一片GAL16V8來(lái)完成PC的I/O地址

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