TMS320C54x與80386EX接口技術(shù)

摘要：以TI公司的TMS320C575為例，討論C54x DSP的主機(jī)接口與Intel 80386Ex處理器的連接技術(shù)，及軟件設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：MTS320C54x 主機(jī)接口（HPI） 80386EX

現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展方向是嵌入式系統(tǒng)。傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)是基于單片機(jī)的，而新一代的嵌入式系統(tǒng)將是以IP核（Intellectual Property Kernel知識(shí)產(chǎn)權(quán)核）模塊為核心，用混合ASIC/MPU/FPGA/DSP生成的硅片直接構(gòu)成的單片嵌入式產(chǎn)品。在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，特別是智能電子系統(tǒng)以及系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)中，MPU、CPLD/FPGA以及DSP起著重要的核心作用；而以DSP和80x86為核心的電子系統(tǒng)則是一種典型的嵌入式系統(tǒng)。以下討論這兩種處理器的連接技術(shù)。

1 主機(jī)接口386EX

C54x片內(nèi)都有一個(gè)主機(jī)接口（HPI）。HPI是一個(gè)并行口，用來(lái)與主設(shè)備或主處理器接口。外部主機(jī)是HPI的主控者，可以通過(guò)HPI直接訪問(wèn)CPU的存儲(chǔ)空間，包括存儲(chǔ)器映像寄存器。

HPI主要由5個(gè)部分組成：

*HPI存儲(chǔ)器（DARAM）。HPI的RAM主要用于C54x與主機(jī)之間傳送數(shù)據(jù)，也可以用作通用雙尋址數(shù)據(jù)RAM或程序RAM。

*HPI地址寄存器（HPIA）。它只能由主機(jī)對(duì)其直接訪問(wèn)。寄存器中存放當(dāng)前尋址HPI存儲(chǔ)單元的地址。

*HPI數(shù)據(jù)鎖存器（HPID）。它也只能由主機(jī)對(duì)其直接訪問(wèn)。如果當(dāng)前進(jìn)行的是讀操作，則HPID中存放的是要從HPI在座器中讀出的數(shù)據(jù)；如果當(dāng)前進(jìn)行的是寫操作，則HPID中存放的是將要寫到HPI存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)。

*HPI控制寄存器（HPIC）。C54x和主機(jī)都能對(duì)其直接訪問(wèn)，它映像在C54x數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址的002CH處。

*HPI控制邏輯。用于處理HPI與主機(jī)之間的接口信號(hào)。

HPI有兩種工作方式：

*共用尋址方式（SAM）。這是常用的操作方式。在SAM方式下，主機(jī)和C54x都能尋址HPI存儲(chǔ)器，異步工作的主機(jī)的尋址可以在HPI內(nèi)部重新得到同步。如C54x與主機(jī)的時(shí)候周期發(fā)生沖突，則主機(jī)具有尋址優(yōu)先權(quán)，C54x等待一個(gè)周期。

*僅主機(jī)尋址方式（HOM）。在HOM方式下，只能讓主機(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)（最小功耗狀態(tài)）。

HPI支持主設(shè)備與C54x之間的高速數(shù)據(jù)傳送。在SAM工作方式，若HPI每5個(gè)CLKOUT周期傳送一個(gè)字節(jié)（即64 Mb/s），那么主機(jī)的運(yùn)行頻率可達(dá)（fd·n）/5。其中fd是C54x的CLKOUT頻率；n是主機(jī)每進(jìn)行一次外部尋址的周期數(shù)，通常n為4（或3）。若C54x的CLKOUT頻率為40MHz，那么，主機(jī)的時(shí)鐘頻率可達(dá)32（或24）MHz，且不需插入等待周期。而在HOM方式，主機(jī)可以更快的速度——每50ns尋址一個(gè)字節(jié)（即160Mb/s），且與C54x的時(shí)鐘速率無(wú)關(guān)。

Intel 386EX微處理器是一個(gè)優(yōu)化的、用于嵌入式應(yīng)用的全靜態(tài)的32位處理器。其特點(diǎn)是功耗低、工作電壓低，集成了許多通常使用的DOS類型外圍芯片，并且與擁有大量軟件基礎(chǔ)的32位編程結(jié)構(gòu)的Intel 386處理器兼容。

2 主機(jī)接口與386EX的連接

圖1為TMS320C57S HPI與80386EX主機(jī)連接的接口電路圖。由圖1可見(jiàn)，C54x通過(guò)HPI與主設(shè)備相連時(shí)，除了8位HPI數(shù)據(jù)總線以及控制信號(hào)線外，不需要附加其它的邏輯電路。

C57S HPI是一個(gè)8位的并行端口，可以用其將16位字結(jié)構(gòu)的C54x DSP與主機(jī)相連，因而主機(jī)必須讀/寫兩個(gè)連續(xù)的8位字節(jié)。386EX有一個(gè)BS8引腳，可用來(lái)指示所連接設(shè)備是一個(gè)8位的外部設(shè)備。當(dāng)該引腳為低電平時(shí)，就可以通過(guò)D7：D0讀/寫2個(gè)連續(xù)的8位字節(jié)達(dá)到操作16位外設(shè)的目的。

從386EX的可尋址空間可以看出，只需兩根地址線（A2、A1）便可尋址到HPI端口：控制寄存器、地址寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。386EX有一個(gè)內(nèi)部譯碼器CS0，可將外部設(shè)備譯碼至可尋址范圍。當(dāng)然，也可將HPI端口映射至386EX的I/O地址空間。

386EX的外部時(shí)鐘頻率（CLK2）為50 MHz，內(nèi)部經(jīng)2分頻后，CPU頻率可達(dá)25MHz(40ns)。386EX的一個(gè)讀/寫周期為80ns；而DSP在HOM模式下的運(yùn)行頻率為2個(gè)時(shí)鐘周期，SAM模式下為5個(gè)時(shí)鐘周期。因此，當(dāng)外部時(shí)鐘頻率為80MHz(40MHz/25ns)時(shí)，其存取時(shí)間分別為50ns和125ns。對(duì)于SAM模式，386EX必須使用READY信號(hào)來(lái)插入一個(gè)等待狀態(tài)（一個(gè)等待周期為40ns）。

3 軟件設(shè)計(jì)

（1）存取DSP的數(shù)據(jù)

由于主機(jī)接口總是傳送8位數(shù)據(jù)字節(jié)，而HPIC寄存器（通常是主機(jī)首先要尋址的寄存器）又是一個(gè)16位寄存器，在主機(jī)這一邊就可以相同內(nèi)容的高字節(jié)與低字節(jié)來(lái)管理HPIC寄存器（盡管某些位的尋址受到一定的限制），而在C54x這一邊高位是不用的。

當(dāng)主機(jī)開(kāi)始存取DSP的數(shù)據(jù)時(shí)，首先要執(zhí)行以下兩步操作：

*將HPIC寄存器的BOB位置1（高字節(jié)與低字節(jié)必須相同）。

BOB位為字節(jié)選擇位。BOB位置為1，表示第一個(gè)字節(jié)為低字節(jié)。BOB位影響數(shù)據(jù)和地址的傳送。只有主機(jī)可以修改這一位，C54x對(duì)它既不能讀也不能寫。

*將地址寫入HPIA寄存器。

此后即可正常存取DSP的數(shù)據(jù)了。

當(dāng)DSP處于復(fù)位狀態(tài)時(shí)，HPI自動(dòng)設(shè)置為HOM模式。此時(shí)主機(jī)可以靈活地控制DSP的復(fù)位信號(hào)（RS）。如果想使DSP處于省電方式，還應(yīng)當(dāng)控制其時(shí)鐘信號(hào)（圖1中未顯示這些功能）。C54x與主機(jī)在同一時(shí)鐘周期訪問(wèn)存儲(chǔ)器時(shí)，主機(jī)的優(yōu)先級(jí)要高。

（2）HPI自舉加載

如果選擇HPI自舉方式，應(yīng)將HINT與INT3引腳連在一起。當(dāng)HINT為低電平時(shí)，C54x的中斷標(biāo)志寄存器（IFR）的相應(yīng)位（bit2）置位。INT3發(fā)出之后，自舉加載程序等待20個(gè)機(jī)器周期后讀出IFR的相應(yīng)位（bit2）置位。INT3發(fā)出之后，自舉加載程序等待20個(gè)機(jī)器周期后讀出IFR的bit2。若此位被置位（表示INT3被識(shí)別），自舉加載程序就轉(zhuǎn)換到片內(nèi)HPI RAM的起始地址——程序空間的8800H，并從這個(gè)地址起執(zhí)行程序。

（3）HPI存儲(chǔ)器

C54x的HPI存儲(chǔ)器是一個(gè)2K×16位的DARAM。它在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的地址為1000H～17FFH（這一存儲(chǔ)空間也可以用作程序存儲(chǔ)空間，條件是PMST寄存器的OVLY位被置位）。

從接口的主機(jī)方便看，是很容易尋址2K字的HPI存儲(chǔ)器的。由于HPIA寄存器是16位，由它指向2K字空間，因此主機(jī)對(duì)它尋址是很方便的，地址為0～7FFH。

HPI存儲(chǔ)器地址的自動(dòng)增量特性，可以用來(lái)連續(xù)尋址HPI存儲(chǔ)器。在自動(dòng)增量方式，每進(jìn)行驪次讀操作，都會(huì)使HPIA事后增1；每進(jìn)行一次寫操作，都會(huì)使HPIA事前減1。HPIA寄存器是一個(gè)16位寄存器，它的每一位都可以讀出和寫入，盡管尋址2K字的HPI存儲(chǔ)器只要11位最低有效位地址。HPIA的增/減對(duì)HPIA寄存器所有16位都會(huì)產(chǎn)生影響。