HPI主机接口在多处理器系统中的应用

2006-05-07 15:50:01来源: 电子技术应用

HPI是德州仪器(TI)公司在新一代、高性能DSP芯片上配置的与主机进行通信的主机接口。它与主机之间能实现并行、高速的数据传输。在目前TI流行的DSP芯片中都配有HPI接口。

在传统的单片机与主机进行接口时,需要外扩必要的硬件电路。当单片机需要与主机共享RAM时,需在片外扩展RAM及触发、锁存等芯片,然后主机通过DMA方式访问该扩展RAM,这样一来主机可以随机或整块地访问、共享RAM。另外,在片外至少需要扩展一片锁存器使得单片机可以中断主机。TI的TMS320C5402HPI接口将以上功能集成到DSP内部,使其与主机的连接变得非常简单。而且由于HPI是集成到片内的,主机可以达到很高的访问速度,满足了数字信号处理中高速度的要求。本文介绍了TI公司TMS320C5402芯片中的HPI接口在构成某型雷达多处理机系统中的应用,分析了HPI的优越性以及构成多机系统的硬件要求,详细地介绍了HPI的特点及实现方法。

1 HPI主机接口构成

TMS320C5402芯片的HPI接口分为HPI8(8位主机接口)和HPI16(16位主机接口)两种,其应用方式大同小异,限于篇幅本文主要介绍HPI8。HPI8实际上是一个8位的并行端口,主机通过它可以直接访问DSP片内的一段RAM。在早期的DSP中,这段公用的RAM是一段2K字的双口RAM(对于TMSVC5402则可以访问所有的片内RAM)。当主机和DSP同时访问同一地址时,主机优先。由于TI的DSP芯片都是16位的,而HPI8只有8根数据线,所以数据的传输必须以字节为单位。在DSP与主机传送数据时,HPI能自动地将外部接口传来连续的8位数组合成16位数后传送给主机。

HPI主机由以下五个部分组成:

·HPI存储器(DARAM)。HPI RAM主要用于DSP与主机之间传送数据,也可以用作通用的双导址数据RAM或程序RAM。

·HPI地址寄存器(HPIA)。它只能由主机对直接访问。该寄存器中存放着当前寻址的HPI存储单元的地址。

·HPI数据锁存器(HPID)。它也只能由主机对其直接访问。如果当前进行读操作,则HPID中存放的是要从HPI存储器中读出的数据;如果当前进行写操作,则HPID中存放的是将要写到HPI存储器的数据。

·HPI控制寄存器(HPIC)。DSP和主机都能对它直接访问。

·HPI控制逻辑。用于处理HPI与主机之间的接口信号。

HPI控制寄存器(HPIC)对HPI的工作模式进行控制,HPIC必须在进行HPI访问前由主机初始化。当主机要随机访问HPI RAM时,必须先发送一个地址到HPIA(HPI地址寄存器),然后访问该地址所指向的RAM单元。当主机需要连续访问一段HPI RAM中,则需要发送该段首地址到HPIA,然后以地址自增的方式访问。这时候主机每访问完一个存储单元后HPIA自动指向下一个单元。主机可以通过置位HPIC中的DSPINT位来中断DSP芯片,DSP芯片也可以通过置位HPIC中的HINT位来中断主机,此时HPI的引脚HINT被置位低电平,从而向主机发出中断请求。主机可以通过置位HINT来屏蔽此中断。HPI的数据、控制引脚都是专用的,它保证了HPI和DSP操作的并行性。HPI的引脚在无主机访问时呈高阻态,因此可以直接挂在主机数据总线上,使得硬件电路特别简单。

HPI引脚由以下几部分组成:

(1)HD0~HD7:双向并行三态数据总线。当不传送数据(HDSx或HCS=1)或EMU1/OFF=0时,HD0~HD7均处于高阻态。

(2)HCS:HPI片选信号。作为HPI的使能输入端,在每次寻址期间必须为低电平,而在两次寻址之间也可以停留在低电平。

(3)HAS:地址选通信号,此信号用于主机的数据线和地址线复用的情况。当不用时此信号应接高。

(4)HBIL:字节识别信号,用于识别主机传送过来的是第一个字节还是第二个字节。当HBIL=0时为第一个字节,HBIL=1时为第二个字节。

(5)HCNTL0、HCNTL1:主机控制信号,用来选择主机所要寻址的寄存器。当HCNTL1/HENTL0为00时,表明主机访问HPIC;当为01时,表明主机访问用HPIA指向的HPID,每读一次,HPIA事后增加1,每写一次,HPIA事先增加1;当为10时,表明主机访问HPIA;当为11时,表明主机访问HPID,而HPIA不受影响。

(6)HDS1、HDS2:数据选通信号,在主机寻址HPI周期内控制数据的传送。

(7)HINT:HPI中断输出信号,受HPIC中的HINT位控制。

(8)HRDY:HPI准备好端。高电平表示HPI已准备好执行一次数据传送;低电平表示HPI正忙于完成当前事务,用于连续高速主机。

(9)HR/W:HPI读写信号。高电平表示主机要读HPI,低电平表示写HPI。

(10)HPIENA:HPI允许信号,若系统选中HPI则将它连到高电平,否则悬空或接低电平。

主机访问HPI的一个字包括两个步骤:首先访问第一个字节,此时HBIL为0;然后访问第二个字节,此时HBIL为1;这两步组成一个访问单元。这个访问单元不可被拆开或颠倒,不管当前访问的是HPIA、HPIC还是HPID。

HPI有两种工作方式:

·共用寻址方式(SAM),这是常用的操作方式。在SAM方式下,主机和DSP都能寻址HPI寄存器,异步工作的主机的寻址可以在HPI内部得到同步。如果DSP与主机的周期发生冲突,主机有优先权。

·仅主机寻址方式(HOM)。在HOM方式下,只能让主机寻址HPI存储器,DSP则处于复位状态或所有内部和外部时钟都停止的IDLE2空转状态(最小功耗状态);

HPI支持DSP与主机之间数据的高速传输。在SAM工作方式,若HPI每5个时钟周期传送一个字节,主机的运行频率可达(fdsp×n)/5。其中fdsp是DSP的时钟频率,n是主机进行一次外部寻址所需的周期数,通常n为3(或4)。假定DSP的运行频率为100MHz,主机的时钟频率可达60(或80)MHz,且不需插入等待周期。而在HOM方式下,主机可以更快的速度工作,且与DSP的时钟频率无关。

2 应用系统及结果

滑窗算法是数字信号处理中一种常用的基本算法,在通信、雷达、电子对抗、参数估计、信号识别中有着广泛的应用。但滑窗算法一般是遍历性的算法,其运算量大,在实时处理中受到限制。随着DSP技术的发展,高速DSP芯片的出现,使滑窗算法的实际应用得以扩大。本文利用两片TI公司的高速DSP芯片TMS320C5402,应用其HPI接口并行实现多种滑窗算法,满足了某雷达系统解模糊的实时需要。系统由两片TMS320C5402完成所有的数字信号处理算法。主要是多重滑窗算法。根据实际系统的需要,将多重滑窗算法处理分布在两片TMS320C5402上,利用其HPI接口完成多处理机之间的快速数据交换,构成多机并行处理系统,完成多重滑窗算法的多机并行处理。整个系统的基本框图如图1所示。

HPI在双处理器中的应用原理图如图2所示。在本方案中,将不用的信号如HAS、HPIENA、HDS2接高,而HRDY悬空。由上面的分析可以很容易地得到HPI操作控制线占用的I/O端口,详细的分配情况见表1。

表1 HPI操作占用的I/O端口分配图

                           访问方式
       访问对象

读  写  访  问

第一字节对应端口地址 第二字节对应端口地址
HPIC 0h 020h
HPIA 080h 0A0h
HPID(地址自增) 040h 060h
HPID(无地址自增) 0C0h 0E0h

当对HPIC进行访问时(将一个十六位的数据送到HPIC中),首先将低八位数据送到端口地址为0h的I/O空间,然后将高八位送到端口地址为020h的I/O空间。HPID、HPIA的访问方式与之相同。下面是HPI接口初始化程序的部分代码;

PORTW *AR0,0h

LD *AR0,*-8,a

STL A,*AR0

PORTW *AR0,020h

·代码说明:AR0中存放的是要发送数据的地址,这一段程序将一个16位的数据送到HPIC中。

参照上述步骤可以方便地通过HPI将DSP与FPGA、DSP和单片机等其它主机相连,限于篇幅,这里仅给出FPGA与DSP相连时FPGA的逻辑信号,如图3所示。

大量仿真与实测数据表明,各项指标均满足设计要求。该系统已在某雷达系统中获得应用。

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/dsp/200605/2745.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部

小广播

About Us 关于我们 客户服务 联系方式 器件索引 网站地图 最新更新 手机版

站点相关: 安防电子 医疗电子 工业控制

北京市海淀区知春路23号集成电路设计园量子银座1305 电话:(010)82350740 邮编:100191

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved