TMS320VC5402 HPI接口与PCI总线接口设计

2007-10-11 11:06:46来源: 单片机及嵌入式系统应用
数字信号处理器DSP(Digital Signal Processor)是一种特别适合于进行数字信号处理的微处理器,凭借其运算速度快、功能强等特点,在各个领域的应用越来越广泛。但在很多场合下需要将DSP的各种外围设备同计算机连接,以实现数据传输。通常情况下可利用DSP的串口或I/O口来实现,但无论是接串口还是接I/O口都要占用DSP的硬件资源,同时数据的传输速度有时也不能满足系统的要求。为了解决这一问题,将DSP的HPI口通过PCl2040芯片桥接到PCI总线。本文以TMS320VC5402(简称VC5402)为例,介绍DSP的HPI口及其与PCl2040的接口设计

1 HPI接口功能及特点

主机接口HPI(Host Pott Interface)是C54x DSP系列定点芯片内部具有的一种并行接口部件,主要用于与其他总线或CPU之间进行通信,其接口框图如图l所示。主机是HPI口的主控者,HPI口作为一个外设与主机连接,使主机的访问操作很方便。主机通过以下单元与HPI口通信:专用地址和数据寄存器、HPI控制寄存器以及外部数据和接口控制信号。HPI有两种工作方式:共用寻址方式(SAM)和仅主机寻址方式(HOM)。在SAM方式下,丰机和C54x都能寻址HPI存储器;在HOM方式下,仅能让主机寻址HPI存储器,C54x则处于复位状态,或者处在所有内部和外部时钟都停止工作的IDLE2空闲状态(最低功耗状态)。

VC5402是TI公司推出的一款性价比极高的16位定点处理器。它是C54x系列中应用比较广泛的一种芯片,有着丰富的接口资源,是一种集数据处理和通信功能于一体的高速微处理器。VC5402 HPI口是一个增强的8位主机接口,它通过HPI控制寄存器HPIC、地址寄存器HPIA和数据锁存器HPID来实现与主机之间的通信。主机通过外部引脚HCNTLO和HCNTL1选中不同的寄存器,则当前发送8位数据就到该寄存器。控制寄存器HPIC既可以被主机直接访问,又可以被DSP片上CPU访问。在使用上,由于主机接口总是传输8位字节,而HPIC是一个16位寄存器,所以主机向HPIC写数据时,需要发送2个相同的8位数据。地址寄存器HPIA,只能被主机直接访问。主机将HPIA寄存器视为一个地址指针,借助于HPIA主机可以访问VC5402全部的片上存储器。另外HPIA具有自动增长的功能,在自动增寻址模式下,一次数据读会使HPIA在数据读操作后增加1,而一个数据写操作会使HPIA操作前预先增加l。这样如果使能了该功能,则只须设定一次HPIA即可实现连续数据块的写入和读出。数据寄存器HPLD,只能被主机访问。如果当前进行的是读操作,则HPID中存放的是要从HPI存储器中读出的数据;如果当前进行的是写操作,则存放的是将要写到HPI存储器的数据。

2 VC5402的HPI口与PCl2040的接口设计

2.1 PCI总线及其实现方法

PCI局部总线是32或64位数据总线,32位PCI总线在读写传送中支持132Mb/s的峰值传送速率,64位PCI传送支持 264Mb/s峰值传送速率。对于64位66MHz的PCI总线,传送速率可达528Mb/s。PCI总线协议规范复杂而庞大,因此需要借助总线接口来实现。实现PCI总线协议一般有两种方法:一是用FPGA设计实现,但PCI协议比较复杂,因此难度较大;二是采用PCI总线控制芯片,如AMCC公司的S5933和PLX公司的PCI9052等通用的PCI接口芯片。TI公司专门推出了针对PCI总线和DSP接口的芯片PCI2040,它不但实现了PCI总线控制的功能,而且提供了和DSP芯片的无缝接口,因而大大降低了系统设计的复杂度,缩短了开发时间。

2.2 P012040与DSP接口设计

PCI2040足TI公司设计的专门用来实现C5000/C6000系列DSP和PCI总线进行接口的专用芯片,可以通过8位或16位HPI接口与C54x/C6xDSP实现无缝连接。PCI2040通过HPI接口与VC5402连接。PCI2040的HPI口为8/16位数据传输接口(8位还是16位,依据所挂接的DSP的类型)。主机作为传输的主设备,从机DSP不能发起传输。主设备PCI2040可以读/写DSP内存,DSP HPl口可以访问DSP所有的片上资源,PCI2040和VC5402之问的通信主要靠DSP的HPIA、HPIC、HPID三个寄存器完成。VC5402的HPI与PCI2040口的连接如图2所示。



PCI2040的数据总线HAD0~HAD7与VC5402 HPI口的数据总线HD0~HD7相连,用于主机和DSP传输数据。PCI2040芯片的HPI口的HCNTLl和HCNTL0引脚分别与DSP的HCNTLl和HCNTL0引脚相连,以实现其对HPI寄存器的访问。具体HPI寄存器的选择和访问模式的确定由DSP的HCNTLl和HCNTL0引脚的状态决定,表1给出了VC5402 HPI寄存器访问控制的情况。PCI2040带有独立的读/写选通信号HDS和HR/W,可以将PCI2040的HDS、HR/W引脚与VC5402的HDSl、HR/W引脚相连,实现主机对VC5402 HPI接口的读/写控制。当主机驱动HR/W为高时,读HPI;为低时,则写HPI。DSP HPI口的HPIEA、HDS2、HAS引脚通过10kΩ电阻拉高。

需要注意的是,VC5402的HPI接几是8位的,而DSP内部和PCI总线上的数据格式都是大于8位的,所以主机与DSP之间数据传输必须包含2个连续的字节。专用的HBIL引脚信号确定传输的是第一个字节还是第二个字节;HPI控制寄存器HPIC的BOB位决定第一个或第二个字节放置在16位字的高8位。

3 电路设计时应注意的问题

①VC5402电源采用3.3V和1.8V电源供电。其中:I/O采用3.3V;核电压采用1.8V供电;系统从PCI插槽取5V电压经 电压转换后,供DSP和其他芯片使用。

②VC5402的有些引脚必须接4.7kΩ的上拉电阻,没有用到的中断引脚也要接相同的上拉电阻。

③电源输入端跨接一个10~100μF的电解电容器,为每个集成屯路芯片配置一个0.01μF的陶瓷电容器。

结语

本文以VC5402和PCI2040为例.详细介绍了DSP的HPI接口和专用PCI接口芯片PCI2040的硬件接口。实践证明,利用PCI2040芯片实现C54x/C6x DSP的PCI总线可以大大减少相应的外围器件,增强系统的可靠性,同时降低系统开发的难度,缩短开发周期。

关键字:寄存  寻址  复位  空闲

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/dsp/200710/16146.html
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