作者：暢洪亮，程維，蔡學敬

數字信號處理器DSP（Digital Signal Processor）是一種特別適合于進行數字信號處理的微處理器，憑借其運算速度快、功能強等特點，在各個領域的應用越來越廣泛。但在很多場合下需要將DSP的各種外圍設備同計算機連接，以實現數據傳輸。通常情況下可利用DSP的串口或I／O口來實現，但無論是接串口還是接I／O口都要占用DSP的硬件資源，同時數據的傳輸速度有時也不能滿足系統的要求。為了解決這一問題，將DSP的HPI口通過PCl2040芯片橋接到PCI總線。本文以TMS320VC5402（簡稱VC5402）為例，介紹DSP的HPI口及其與PCl2040的接口設計。

1 HPI接口功能及特點

主機接口HPI（Host Pott Interface）是C54x DSP系列定點芯片內部具有的一種并行接口部件，主要用于與其他總線或CPU之間進行通信，其接口框圖如圖l所示。主機是HPI口的主控者，HPI口作為一個外設與主機連接，使主機的訪問操作很方便。主機通過以下單元與HPI口通信：專用地址和數據寄存器、HPI控制寄存器以及外部數據和接口控制信號。HPI有兩種工作方式：共用尋址方式（SAM）和僅主機尋址方式（HOM）。在SAM方式下，豐機和C54x都能尋址HPI存儲器；在HOM方式下，僅能讓主機尋址HPI存儲器，C54x則處于復位狀態，或者處在所有內部和外部時鐘都停止工作的IDLE2空閑狀態（最低功耗狀態）。

VC5402是TI公司推出的一款性價比極高的16位定點處理器。它是C54x系列中應用比較廣泛的一種芯片，有著豐富的接口資源，是一種集數據處理和通信功能于一體的高速微處理器。VC5402 HPI口是一個增強的8位主機接口，它通過HPI控制寄存器HPIC、地址寄存器HPIA和數據鎖存器HPID來實現與主機之間的通信。主機通過外部引腳HCNTLO和HCNTL1選中不同的寄存器，則當前發送8位數據就到該寄存器。控制寄存器HPIC既可以被主機直接訪問，又可以被DSP片上CPU訪問。在使用上，由于主機接口總是傳輸8位字節，而HPIC是一個16位寄存器，所以主機向HPIC寫數據時，需要發送2個相同的8位數據。地址寄存器HPIA，只能被主機直接訪問。主機將HPIA寄存器視為一個地址指針，借助于HPIA主機可以訪問VC5402全部的片上存儲器。另外HPIA具有自動增長的功能，在自動增尋址模式下，一次數據讀會使HPIA在數據讀操作后增加1，而一個數據寫操作會使HPIA操作前預先增加l。這樣如果使能了該功能，則只須設定一次HPIA即可實現連續數據塊的寫入和讀出。數據寄存器HPLD，只能被主機訪問。如果當前進行的是讀操作，則HPID中存放的是要從HPI存儲器中讀出的數據；如果當前進行的是寫操作，則存放的是將要寫到HPI存儲器的數據。

2 VC5402的HPI口與PCl2040的接口設計

2．1 PCI總線及其實現方法

PCI局部總線是32或64位數據總線，32位PCI總線在讀寫傳送中支持132Mb／s的峰值傳送速率，64位PCI傳送支持264Mb／s峰值傳送速率。對于64位66MHz的PCI總線，傳送速率可達528Mb／s。PCI總線協議規范復雜而龐大，因此需要借助總線接口來實現。實現PCI總線協議一般有兩種方法：一是用FPGA設計實現，但PCI協議比較復雜，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公司專門推出了針對PCI總線和DSP接口的芯片PCI2040，它不但實現了PCI總線控制的功能，而且提供了和DSP芯片的無縫接口，因而大大降低了系統設計的復雜度，縮短了開發時間。

2.2 P012040與DSP接口設計

PCI2040足TI公司設計的專門用來實現C5000／C6000系列DSP和PCI總線進行接口的專用芯片，可以通過8位或16位HPI接口與C54x／C6xDSP實現無縫連接。PCI2040通過HPI接口與VC5402連接。PCI2040的HPI口為8／16位數據傳輸接口（8位還是16位，依據所掛接的DSP的類型）。主機作為傳輸的主設備，從機DSP不能發起傳輸。主設備PCI2040可以讀／寫DSP內存，DSP HPl口可以訪問DSP所有的片上資源，PCI2040和VC5402之問的通信主要靠DSP的HPIA、HPIC、HPID三個寄存器完成。VC5402的HPI與PCI2040口的連接如圖2所示。

PCI2040的數據總線HAD0～HAD7與VC5402 HPI口的數據總線HD0～HD7相連，用于主機和DSP傳輸數據。PCI2040芯片的HPI口的HCNTLl和HCNTL0引腳分別與DSP的HCNTLl和HCNTL0引腳相連，以實現其對HPI寄存器的訪問。具體HPI寄存器的選擇和訪問模式的確定由DSP的HCNTLl和HCNTL0引腳的狀態決定，表1給出了VC5402 HPI寄存器訪問控制的情況。PCI2040帶有獨立的讀／寫選通信號HDS和HR／W，可以將PCI2040的HDS、HR／W引腳與VC5402的HDSl、HR／W引腳相連，實現主機對VC5402 HPI接口的讀／寫控制。當主機驅動HR／W為高時，讀HPI；為低時，則寫HPI。DSP HPI口的HPIEA、HDS2、HAS引腳通過10kΩ電阻拉高。

需要注意的是，VC5402的HPI接幾是8位的，而DSP內部和PCI總線上的數據格式都是大于8位的，所以主機與DSP之間數據傳輸必須包含2個連續的字節。專用的HBIL引腳信號確定傳輸的是第一個字節還是第二個字節；HPI控制寄存器HPIC的BOB位決定第一個或第二個字節放置在16位字的高8位。

3 電路設計時應注意的問題

①VC5402電源采用3．3V和1．8V電源供電。其中：I／O采用3．3V；核電壓采用1．8V供電；系統從PCI插槽取5V電壓經電壓轉換后，供DSP和其他芯片使用。

②VC5402的有些引腳必須接4．7kΩ的上拉電阻，沒有用到的中斷引腳也要接相同的上拉電阻。

③電源輸入端跨接一個10～100μF的電解電容器，為每個集成屯路芯片配置一個0．01μF的陶瓷電容器。

結語

本文以VC5402和PCI2040為例．詳細介紹了DSP的HPI接口和專用PCI接口芯片PCI2040的硬件接口。實踐證明，利用PCI2040芯片實現C54x／C6x DSP的PCI總線可以大大減少相應的外圍器件，增強系統的可靠性，同時降低系統開發的難度，縮短開發周期。

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