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TMS320VC5402 HPI接口与PCI总线接口设计
[正文]: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。
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