MS320VC5402 HPI接口與PCI總線接口設(shè)計(jì)

數(shù)字信號(hào)處理器DSP(Digital Signal Processor)是一種特別適合于進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理的微處理器，憑借其運(yùn)算速度快、功能強(qiáng)等特點(diǎn)，在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。但在很多場(chǎng)合下需要將DSP的各種外圍設(shè)備同計(jì)算機(jī)連接，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。通常情況下可利用DSP的串口或I／O口來(lái)實(shí)現(xiàn)，但無(wú)論是接串口還是接I／O口都要占用DSP的硬件資源，同時(shí)數(shù)據(jù)的傳輸速度有時(shí)也不能滿足系統(tǒng)的要求。為了解決這一問(wèn)題，將DSP的HPI口通過(guò)PCl2040芯片橋接到PCI總線。本文以TMS320VC5402(簡(jiǎn)稱VC5402)為例，介紹DSP的HPI口及其與PCl2040的接口設(shè)計(jì)。

　　1 HPI接口功能及特點(diǎn)

　　主機(jī)接口HPI(Host Pott Interface)是C54x DSP系列定點(diǎn)芯片內(nèi)部具有的一種并行接口部件，主要用于與其他總線或CPU之間進(jìn)行通信，其接口框圖如圖l所示。主機(jī)是HPI口的主控者，HPI口作為一個(gè)外設(shè)與主機(jī)連接，使主機(jī)的訪問(wèn)操作很方便。主機(jī)通過(guò)以下單元與HPI口通信：專用地址和數(shù)據(jù)寄存器、HPI控制寄存器以及外部數(shù)據(jù)和接口控制信號(hào)。HPI有兩種工作方式：共用尋址方式(SAM)和僅主機(jī)尋址方式(HOM)。在SAM方式下，豐機(jī)和C54x都能尋址HPI存儲(chǔ)器；在HOM方式下，僅能讓主機(jī)尋址HPI存儲(chǔ)器，C54x則處于復(fù)位狀態(tài)，或者處在所有內(nèi)部和外部時(shí)鐘都停止工作的IDLE2空閑狀態(tài)(最低功耗狀態(tài))。

　　VC5402是TI公司推出的一款性價(jià)比極高的16位定點(diǎn)處理器。它是C54x系列中應(yīng)用比較廣泛的一種芯片，有著豐富的接口資源，是一種集數(shù)據(jù)處理和通信功能于一體的高速微處理器。VC5402 HPI口是一個(gè)增強(qiáng)的8位主機(jī)接口，它通過(guò)HPI控制寄存器HPIC、地址寄存器HPIA和數(shù)據(jù)鎖存器HPID來(lái)實(shí)現(xiàn)與主機(jī)之間的通信。主機(jī)通過(guò)外部引腳HCNTLO和HCNTL1選中不同的寄存器，則當(dāng)前發(fā)送8位數(shù)據(jù)就到該寄存器?？刂萍拇嫫鱄PIC既可以被主機(jī)直接訪問(wèn)，又可以被DSP片上CPU訪問(wèn)。在使用上，由于主機(jī)接口總是傳輸8位字節(jié)，而HPIC是一個(gè)16位寄存器，所以主機(jī)向HPIC寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，需要發(fā)送2個(gè)相同的8位數(shù)據(jù)。地址寄存器HPIA，只能被主機(jī)直接訪問(wèn)。主機(jī)將HPIA寄存器視為一個(gè)地址指針，借助于HPIA主機(jī)可以訪問(wèn)VC5402全部的片上存儲(chǔ)器。另外HPIA具有自動(dòng)增長(zhǎng)的功能，在自動(dòng)增尋址模式下，一次數(shù)據(jù)讀會(huì)使HPIA在數(shù)據(jù)讀操作后增加1，而一個(gè)數(shù)據(jù)寫(xiě)操作會(huì)使HPIA操作前預(yù)先增加l。這樣如果使能了該功能，則只須設(shè)定一次HPIA即可實(shí)現(xiàn)連續(xù)數(shù)據(jù)塊的寫(xiě)入和讀出。數(shù)據(jù)寄存器HPLD，只能被主機(jī)訪問(wèn)。如果當(dāng)前進(jìn)行的是讀操作，則HPID中存放的是要從HPI存儲(chǔ)器中讀出的數(shù)據(jù)；如果當(dāng)前進(jìn)行的是寫(xiě)操作，則存放的是將要寫(xiě)到HPI存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)。

　　2 VC5402的HPI口與PCl2040的接口設(shè)計(jì)

　　2．1 PCI總線及其實(shí)現(xiàn)方法

　　PCI局部總線是32或64位數(shù)據(jù)總線，32位PCI總線在讀寫(xiě)傳送中支持132Mb／s的峰值傳送速率，64位PCI傳送支持

264Mb／s峰值傳送速率。對(duì)于64位66MHz的PCI總線，傳送速率可達(dá)528Mb／s。PCI總線協(xié)議規(guī)范復(fù)雜而龐大，因此需要借助總線接口來(lái)實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)PCI總線協(xié)議一般有兩種方法：一是用FPGA設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，但PCI協(xié)議比較復(fù)雜，因此難度較大；二是采用PCI總線控制芯片，如AMCC公司的S5933和PLX公司的PCI9052等通用的PCI接口芯片。TI公司專門(mén)推出了針對(duì)PCI總線和DSP接口的芯片PCI2040，它不但實(shí)現(xiàn)了PCI總線控制的功能，而且提供了和DSP芯片的無(wú)縫接口，因而大大降低了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，縮短了開(kāi)發(fā)時(shí)間。

　　2.2 P012040與DSP接口設(shè)計(jì)

　　PCI2040足TI公司設(shè)計(jì)的專門(mén)用來(lái)實(shí)現(xiàn)C5000／C6000系列DSP和PCI總線進(jìn)行接口的專用芯片，可以通過(guò)8位或16位HPI接口與C54x／C6xDSP實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。PCI2040通過(guò)HPI接口與VC5402連接。PCI2040的HPI口為8／16位數(shù)據(jù)傳輸接口(8位還是16位，依據(jù)所掛接的DSP的類型)。主機(jī)作為傳輸?shù)闹髟O(shè)備，從機(jī)DSP不能發(fā)起傳輸。主設(shè)備PCI2040可以讀／寫(xiě)DSP內(nèi)存，DSP HPl口可以訪問(wèn)DSP所有的片上資源，PCI2040和VC5402之問(wèn)的通信主要靠DSP的HPIA、HPIC、HPID三個(gè)寄存器完成。VC5402的HPI與PCI2040口的連接如圖2所示。