TI 54xxDSP与51单片机的接口技术

2007-03-09 19:03:27来源: 互联网
摘要:TI的54xxDSP是一种定点DSP系列芯片,产生应用于各种信号处理系统,特别是语音信号处理系统。在这些系统中,通常由两部分组成。一部分为DSP子系统,这是整个系统的核心,主要完成采样、数字信号处理以及输出等功能;另一部分为单片机子系统,进行交互界面的控制,如键盘和显示。两个子系统不是各自孤立的,需要进行必要的数据交换。本文主要讨论DSP和51单片机之间通过HPI接口进行连接的设计方法,给出硬件连接以及软件编程方法。 关键词:DSP HPI 单片机 TMS320C54xx是TI公司针对音频信号处理领域推出的一种定点DSP系列芯片,已经在很多语音信号处理系统中得到了广泛的应用。在这些系统中,通常包含DSP和单片机两个子系统。DSP系统作为从设备,完成采样、计算等功能;单片机系统作为主设备,完成交互界面的控制。主从设备之间也要以一定的方式接口,来进行数据通信。下面就介绍DSP和单片机之间的接口技术。 这里单片机选择的是MCS-51系列。51系列是一种很经典的单片机,20多年来一直久盛不衰。而且Intel通过授权51内核,出现很多第三方生产的51系列产品。这些产品一般都具有较高的时钟频率和较大的存储空间,而且还能运动嵌入式操作系统。这些都极大地提高了它的性能,扩大了它的应用范围。 DSP芯片中的HPI(主机接口)是为了满足DSP与其它的微处理器接口而专门设计的。它分为HPI-8和HPI-16,分别针对具有8位和16位数据线的单片机。每一种又分为标准型和增强型。两值得的区别在于标准型只可以访问固定的地址空间,而增强型可以访问整个DSP的片内存储器。这里以增强型的HPI8为例为说明。 1 硬件设计 1.1 时序匹配 HPI8总共有18根信号线。其中数据线8根(HD0~HD7),其余10根都是控制线,如表1所列。(详细情况查看参考文献[1]。) 表1 HPI接口信号及功能 HAS 锁存信号,用来锁存HBIL、HCNTL0/1,HR/W HBIL 字节控制信号,0表示传输第1个字节,1表示传输第2个字节 HCNTL0/1 与HCNTL1配合选择HPI寄存器 HD0~HD7 数据线 HCS 片选信号 HDS1 传输时序控制信号 HDS2 传输时序控制信号 HINT 主机中断信号 HRDY 准备就绪信号 HR/W 读或写控制信号 ①HAS:在数据线和地址复用的MCU中,与ALE信号连接,在下降沿锁存HBIL、HCNTL0/1、HR/W,因数这些信号通常与地址线连接。如果MCU的数据线和地址线没有复用,则应该接高电平。 ②HDS1、HDS2:数据传输的时序控制。时序见图1,即下降沿传输开始,上升沿传输结束。另外如果不使用HAS(即接高电平),也可以配合HCS对HBIL、HCNTL0/1、HR/W进行锁存。 ③HCNTL0/:选择HPI内部寄存器,如表2所列。 表2 HPI内部寄存器的选择方式 HCNTL1 HCNTL0   0 0 控制寄存器HPC 0 1 数据寄存器HPID,并且使地址寄存器HPIA为自动增加模式 1 0 地址寄存器HPIA 1 1 HPID,并且HPIA不自动增加 1.2 电平匹配 54xxDSP的外部I/P引脚用的是3.3V的逻辑电平,而大部分51郑易里片机用的是5V的逻辑电平。前者输出高电平,最小值为2.4V;后者输入高电平,最小值为2.0V。所以前者的输出可以直接接到才者的输入。但是前者允许输入高电平最大值为3.6V,而后者的输出高电平一般都在4.6V以上。所以前者的输入和后者的输出不能直接连接,需要做电平转换。如果引脚数量少,可以直接用三极管电阻来转换。这里由于引脚较多,所以选用TI74LVC16245A芯片来进行电平转换。 图1 74LVC16245A是TI公司的一种16位双向总线收发器。它可以接收高达5.5V的高电平,而输出的高电平可以达到3.3V左右,内部包括16路如图2所示的结构单元。 图2中G为使能端,低电平有效;DIR为方向控制端,高电平A→B,低电平B→A。另外要注意,74LVC 16245A的操作电压引脚VCC应该接3.3V。 整个硬件连接如图3所示。 2 软件设计 HPI的数据传输分为两部分:外部传输和内部传输。外部传输是指主机和HPI寄存器之间的传输,由主机发出指令完成。内部传输是指HPI寄存器和DSP内部RAM之间的传输,由DSP内部的DMA控制器自动完成。主机在进行外部传输时,要先检查内部传输是否完成,这是通过检测HRDY信号实现的。外部传输操作的一般步骤是: *检查HRDY信号的电平。为高,表示可以进行传输;为低,表示DSP正在进行内部传输,此时不能进行外部传输。 *主机发出指令,设置HCNTL0、HCNTL1、BHIL、HR/W信号的状态,以确定读或写的寄存器以及字节的选择。 *主机发出时序控制信号,按照图1所示的时序进行操作,从而完成一次外部传输。 编程时还要注意以下问题。 ①由于DSP的数据是16位,而单片机的数据是8位,所以单片机要分两次将数据传给DSP,即将16位的数据分成两个字节来传输。这时,可以通过控制HPI口的HBIL信号来指定此次传输的是第1个还是第2个字节。另外,还要通过HPI的控制寄存器(HPIC)中的BOB位来指定第1个字节作为高8位还是低8位,所以主机在访问HPI1时,应首先对HPIC进行初始化,并注意对BOB位的设置。HPIC的各位设置如下: X X X XHPIA HINT DSPINT X BOB ②主机对地址寄存器(HPIA)的写操作会初始化一次内部传输。当主机通过两次对HPIA的写操作后,HPIA就得到了主机要访问的地址。这时内部的DMA控制器就会根据这个地址将相应单元的内容读到HPI内部的数据锁存器中,再对HPID进行两次读操作就可以将数据读出。如果将HPIA设置成自动递增模式,就会在数据传输的同时完成HPIA加1,于是又启动了一次内部传输。这样有利于数据的连续转移。 ③注意设置HPIC中的XHPIA位。XHPIA=1时,表示对DSP的7位扩展地址进行操作;XHPIA=0时,表示对DSP的低16位地址进行操作。由于DSP复位后,XHIPA的状态是不确定的,所以必须首先对HXPIA进行设置。 ④主机和DSP可以互相中断。主机通过向HPIC中的位DSPINT写入1来中断DSP。该痊总是被读出为0,而且DSP对该位的写操作是无用的。而DSP要中断主机时,向HPIC中的位HINT写入1,这时HPI的接口引脚HINT被置低,从而使主机产生中断。该位总是读出为1,主机可以对该位写1来清除中断,这时HINT引脚就恢复高电平。 下面给出一段程序实例:单片机将DSP内部RAM1000H单元的内容读出。硬件按照图1所示连接。 ;设置HPIC,XHPIA=1 SETB P1.1 MOV DPTR,#0000H MOV A,#18H MOVX @DPTR,A MOV DPTR,#0004H MOV A,#18H MOVX @DPTR,A ;完成初始化 MOV DPTR,#0002H MOV A,#00H MOVX @DTPR,A MOV DPTR,#0006H MOV A,#00H MOVX @DPTR,A ;置扩展地址为0 ;设置HPIC,XHIPA=0 MOV DPTR,#0000H MOV A,#08H MOVX @DPTR,A MOV DPTR,#0004H MOV @DPTR,A MOV DPTR,#0002H MOV A,#10H MOVX @DPTR,A ;写地址高8位 MOV DPTR,#0006H MOV A,#00H MOVX @DPTR,A ;写地址低8位 WAIT:JNB P1.0,WAIT ;判断内部传输是否完成 CLRB P1.1 MOV DPTR,#000BH MOVX A,@DPTR ;读高8位 MOV B,A MOV DPTR,#000FH MOVX A,@DPTR ;读低8位 ;读操作完成 3 总结 当然DSP与单片机之间还有许多其它的连接方式,例如利用双口RAM,或者是通过串口,但是它们都占用DSP的处理时间,在要求苛刻的场合可能会影响到系统的实时性。而HPI接口是通过DSP片内的DMA控制器来访问片内存储器的,不需要DSP的干预。可以说,HPI接口是DSP的一个“后门”,单片机通过这个“后门”可以访问到DSP的片内存储器。只有当HPI接口和DSP同时对同一地址进行访问时,由于HPI具有访问优先权,这时DSP的执行会被延迟一个周期,而这种情况对系统实时性的影响是非常小的。 ------------------ 【2005年17城市巡回 TI DSP技术开发讲座】 点这里获得免费参加资格
编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/dsp/200703/10477.html
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