TMS320VC5402 HPI接口与PCI总线接口设计.docx

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HPI接口/PCI总线接 口/DSP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PC12040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HPI接口/PCI总线接口/DSP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)。HPI接口框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HPI接口/PCI总线接口/DSP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HPI接口/PCI总线接口/DSP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HPI接口/PCI总线接口/DSP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。HWILVC5402AD3I:0C/BE3:0HAD7:0FRAME HR/WIRDYTRDYSTOPLOCKHDStHINTOIDSELHCNTL1:O DEVSELhcSO PERRSERRHRDYOINTA HRSTO CLKPRSTGRSTHD7：0HDS1HR/WHCNTL1;O HBILHRDY HINT HCS HRSTPCI2040的数据总线HAD0HAD7与VC5402 HPI 口的数据总线HD0HD7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10kQ 电阻拉高。表1 VC5402 HPI寄存器访问控制HCNTIJHCNTLO描述00PCI2040读广号HPI控制寄存器01120 10渎 写HPt地址寄存器10PCI204。读，写HP1数据寄存器，地址自增11PCI2010读"写HP1数据寄存器，地址不口增需要注意的是，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 VC5402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。 VC5402的有些引脚必须接4. 7kQ的上拉电阻，没有用到的中断引脚也要接相同的上拉 电阻。 电源输入端跨接一个10100|J F的电解电容器，为每个集成屯路芯片配置一个0. 0川F 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。