基于TMS320C54X系列DSP的HPI口應(yīng)用設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、基于 tms320c54 x 系列 dsp 的hpi 口應(yīng)用設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)甄興福 ,楊宇 ,黃俊華( 陸軍航空兵學(xué)院 基礎(chǔ)部 ,北京 101114)摘要 : 以 tm s320c542 為例 ,介紹了其系列 d sp ( di git al si gnal p roce ss2i ng) 芯片 h p i ( ho st po r t i nt e rf ace) 口的各個(gè)組成部分及其功能 ,并以 a t89c51 單片機(jī)作為主處理機(jī) ,闡述了與 tm s320c542 之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的方法 ,成功地解決 了主處理機(jī)通過 h p i 接口對(duì) d sp 內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行在線修改和實(shí)時(shí)監(jiān)控的問題。最后給

2、出了如何用 h p i 口實(shí)現(xiàn)程序的加載引導(dǎo) ,以提高程序運(yùn)行速度的方法。關(guān)鍵詞 :中圖分類號(hào) :tm s320c54 x ; d sp ; h p i 口 ; 數(shù)據(jù)共享 ; 加載引導(dǎo)t p 335文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 : a文 章 編 號(hào) : 167320127 (2005) 0220110203ap plic atio n de si gn a nd imple me nt b a se d o ntms320 c54x d s ps hpi int e rf a c ez h en xi ng2f u ,h u a n g j un2h uaya n g yu ,( dep ar t ment o

3、f ba sic theo rie s , a r my a viatio n in stit ut e , beiji ng 101114 , chi na)ab stra ct : the p ap er i nt ro duce s t he co nfi guratio n a nd f unctio n of t he h p i i nt e rf aceoftm s320c54 x d sp t hro ugh tm s320 c542 , a nd set s fo r t h a new met ho d to sha ri ng dat a wit h scmna me d

4、 ho st p roce ssi ng by h p i , ma ke s it ea sy fo r mai n co nt rolli ng cpu to a me nd dat a o n li ne i n d sp a nd mo nito ri ng dat a real ti me . in t he e nd , t he p ap er give s o ut a met ho d to boo t loa d t he p ro gra m u si ng t he h p i i nt erf ace fo r e nha nci ng t he sp ee d of

5、 r unni ng t he p ro gra m.ke y wo rds : tm s320c54 x ; d sp ; ho st po r t i nt e rf ace ; dat a sha re ; boo t loa dd sp 作為一種先進(jìn)的可編程處理器 ,近幾年來應(yīng)用極其廣泛。其中 , tm s320c54 x 是 t i 公 司推出的定點(diǎn)系列數(shù)字信號(hào)處理芯片 ,它具有運(yùn)算速度高 、c pu 結(jié)構(gòu)優(yōu)化、功耗低和智能化外設(shè)等特點(diǎn) ,特別適用于實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)的開發(fā) 。它 已成為數(shù)字產(chǎn)品設(shè)計(jì)中低成本 、低功耗 、高性能的 數(shù)字信號(hào)處理芯片的首選 ,在便攜式儀器、消費(fèi)類電子、醫(yī)療設(shè)

6、備等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。但筆者 在工作中發(fā)現(xiàn) tm s320 c54 x 系列芯片存在 2 個(gè) 應(yīng)用問題 : d sp 應(yīng)用系統(tǒng)一旦開發(fā)完成投入使用后 ,再想對(duì) d sp 內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控 ,或者在線修改很不方便 , 不管是接串口 , 還是接 i/ o 口都 要占用 d s p 的硬件資源 ,同時(shí)軟件的開銷也非常大 。 在 d sp 擴(kuò) 展 程 序/ 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器 時(shí) ,fl a s h 因其燒寫方便而較為常用 , 但這類器件 數(shù)據(jù)存取速度慢 ,難以滿足 d sp 系統(tǒng)高速運(yùn)行的 要求。這也是限制 tm s320c54 x 廣泛應(yīng)用的一個(gè)因素。此外 , t i 的 tm s320c54

7、系列 d sp 芯 片內(nèi)部提供了標(biāo)準(zhǔn)的 8 位 h p i 主機(jī)接口 ,用來與 主設(shè)備或者主處理器接口 ,在通過 h p i 口和主機(jī)收稿日期 : 2003212203作者簡(jiǎn)介 : 甄興福( 1977 - ) ,男( 漢族) ,山東費(fèi)縣人 ,碩士 ,zxf _224 so hu . co m.第 2 期甄興福 ,等 :基于 tm s320c54 x 系列 dsp 的 h p i 口應(yīng)用設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)111通信的過程中 ,完全沒有硬件和軟件的開銷 ,而由d s p 自身的硬件協(xié)調(diào)沖突 ,從而不會(huì)打斷 d sp 正 常程序的運(yùn)行 ,且利用 h p i 口 ,還能成功地進(jìn)行 程序加載引導(dǎo)。下面就這 2

8、個(gè)問題分別闡述 ,并 給出相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案 。利用 p2 . 0 控制 h p i 的使能輸入端 ; p2 . 1 控制讀/ 寫選通信號(hào) h r/ w ; p2 . 2 控制讀選通 、寫 選通或數(shù)據(jù)選通信號(hào) hd s1 ; p2 . 3 用來定義 h c2ndl 0 和 h cndl 1 共 同 選 擇 主 機(jī) 所 要 尋 址h p ia 寄存器、h p id 寄存器或 h p ic 寄存器 ; p2 . 4 與 hb il 連接 ,用來識(shí)別主機(jī)傳送過來是第1 字節(jié) ,還是第 2 字節(jié)。1 hpi 口與主處理器通信擴(kuò)展設(shè)計(jì)1 . 1hpi 接口介紹t i 的 tm s320c54 x 系列 d

9、sp 芯片結(jié)構(gòu)與 原理見文獻(xiàn) 1 。主要組成部分及功能見表 1 。1 . 3hpi 接口與 at89c51 接口的軟件實(shí)現(xiàn) 3 , 4h p i 接口與 a t89c51 單片機(jī)接口的軟件實(shí)現(xiàn)過程如下 。1) 主機(jī)訪問 h p i 時(shí) , 首先要對(duì)單片機(jī)進(jìn)行 初始化 ;i t0 = 0 ; ex0 = 1 ;flag_ hi nt = 0 ;2) 然后對(duì) h p i 口進(jìn)行初始化 ;ho e = 0 ;get dat a 1 = 0 x08 ; get dat a 0 = 0 x08 ; h p ic_ writ e ( ) ;其中 h p ic_ writ e ( ) 函數(shù)的程序清單 : h

10、 rw = 0 ; hds1 = 1 ; h r w = 0 ;hb il = 0 ; / / 第 1 個(gè)字節(jié)hcn tl 0 = 0 ;hcn tl 1 = 0 ; / / 主機(jī)可以讀/ 寫 h p ic 寄存器p0 = get dat a 1 ; hds1 = 0 ;a cc = 0 ; / / 延時(shí)hds1 = 1 ; h r w = 0 ;hb il = 1 ; / / 第 2 個(gè)字節(jié)hcn tl 0 = 0 ; hcn tl 1 = 0 ;p0 = get dat a 0 hds1 = 0 ;a cc = 0 ; / / 延時(shí)hds1 = 1 ;3) 最后從 h p id 寄存器中讀

11、出 ( voi d h p id_ rea d ( voi d ) ) 或 寫 入 數(shù) 據(jù) ( void h p id _ writ e ( void) ) 。其中 , voi d h p id _ rea d ( voi d ) 和 voi d h p id_ writ e ( voi d) 函數(shù)的編程方式與 voi d h p ic_ writ e ( voi d) 類似 ,限于篇幅 ,在此不再贅述。 一般在 d sp 的初始化程序中 ,對(duì) h p ic 進(jìn)行初始化后 ,就無須再對(duì) h p ic 操作 ,其余工作完全由主機(jī)完成。由于 tm s320c54 x 系列 d sp 是16 位而

12、h p i 是 8 位的并行口 ,所以與主機(jī)通信的 數(shù)據(jù)都是由 2 個(gè)連續(xù)字節(jié)組成。由 hb il 引腳來表 1hpi 口組成部分及功能表組成部分功能用于 dsp 與主機(jī)間傳送數(shù)據(jù) ,也可用作通用的雙尋址數(shù)據(jù)/ 程序 ra m存放當(dāng)前尋址 h p i 存儲(chǔ)單元的地 址 ,只能由主機(jī)對(duì)其直接訪問 存儲(chǔ)當(dāng)前的讀寫數(shù)據(jù) ,只能由主機(jī)對(duì)其直接訪問在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中映射地址是 002 c h , dsp 和主機(jī)都能對(duì)其進(jìn)行訪問處理 h p i 與主機(jī)之間的接口信號(hào)存儲(chǔ)器( da ra m)地址寄存器( h p ia)數(shù)據(jù)鎖存器( h p id)控制寄存器( h p ic)邏輯控制單元h p i 的主控者是外

13、部主機(jī) , 它可通過 h p i直接訪問 c pu 的存儲(chǔ)空間 , 包括存儲(chǔ)器映像寄 存器。d sp 在通過 h p i 口和主機(jī)通信的過程中 ,完全沒有硬件和軟件的開銷 ,而由 d sp 自身的硬件協(xié)調(diào)沖突 , 從而不會(huì)打斷 d sp 正常程序的運(yùn) 行。在 h p i 通信方式下 ,d sp 的片內(nèi)存儲(chǔ)器對(duì)外 界完全透明 ,由主機(jī)通過訪問 h p i 的地址和數(shù)據(jù) 寄存器 ,來完成對(duì) d sp 片內(nèi)存儲(chǔ)器的讀寫。1 . 2 hpi 接口與 at89c51 接口的硬件實(shí)現(xiàn) 2以 tm s320 c5402 芯片為例 , 介紹利用 h p i 口方式與 a t89c51 單片機(jī)通信的設(shè)計(jì)方案 。

14、其 中 ,單片機(jī) a t89 c51 為主控部分 , 接口間采用74 h c245 緩沖器 ,以提高穩(wěn)定性 ,如圖 1 所示 。圖 1 tm s320c5402 與 51 系列單片機(jī)間數(shù)據(jù)通信圖 1994-2013 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. 裝 備 指 揮 技 術(shù) 學(xué) 院 學(xué) 報(bào)2005 年112指示正在傳輸?shù)氖堑?1 個(gè)字節(jié) ,還是第 2 個(gè)字節(jié) 。默認(rèn)狀態(tài)下 ,第 1 個(gè)字節(jié)是高 8 位 ,第 2 個(gè)字節(jié)是 低 8 位 ,當(dāng)然還可通過 h p ic 控制寄存器修改 。發(fā)生

15、 ,若有系統(tǒng)進(jìn)行 h p i 引導(dǎo) ; 若沒有系統(tǒng)就讀自動(dòng)緩沖寄存器 ( buff ered se rial re gi st er , b sr) ,依照 b sr 的內(nèi)容來判斷如何引導(dǎo)。d sp 要為 h p i 口引導(dǎo) ,必須在產(chǎn)生有效的復(fù)位 24 個(gè)機(jī)器 周期內(nèi)給 d sp 發(fā)出 in t2 中斷信號(hào) ; 否則 , 系統(tǒng) 認(rèn)為不進(jìn)行 h p i 口的引導(dǎo)而直接進(jìn)入下一流程 。hpi 在加載引導(dǎo)中的應(yīng)用h p i 口允許開發(fā)者事先將程序代碼放在外 部低速非易失性存儲(chǔ)器件中 ,系統(tǒng)上電時(shí)將代碼 從片外加載到程序區(qū) ; 在執(zhí)行時(shí)將代碼加載到高 速存儲(chǔ)器件中 ,以便快速取址、譯址和執(zhí)行 。開發(fā)

16、 設(shè)計(jì)人員可用不同控制信號(hào) ( 如中斷、外部標(biāo)志 等) 來選擇不同加載引導(dǎo)方式。tm s320c54 x 提 供了多種引導(dǎo)方法 , 包括并行 i/ o 空間、數(shù)據(jù)空 間并行、串行口引導(dǎo)和 h p i 接口引導(dǎo)等 。2 . 1 程序加載引導(dǎo)在獨(dú)立系統(tǒng)中用戶使用程序引導(dǎo)時(shí) , 需將d s p 設(shè)置為微計(jì)算機(jī)模式 m p m c = 0 。d sp 上 電復(fù)位后 ,使 d sp 內(nèi)部寄存器和存儲(chǔ)器都處于某 確定狀態(tài) ,將 pc 指針指向 0 頁 f f80 h 地址 , 程 序開始讀取指令并執(zhí)行。同時(shí)程序控制權(quán)轉(zhuǎn)移到 復(fù)位中斷服務(wù)程序 ,即內(nèi)部 ro m 中的引導(dǎo)程序段。 t i 公 司 已 在 d

17、 sp 芯 片 內(nèi) 部 ro m 的0 f800 h0 fc00 h 中固化了一段加載引導(dǎo)程序 , 其作用是判斷以何種方式進(jìn)行引導(dǎo)。其過程是根 據(jù)引導(dǎo)程序首先讀入外部數(shù)據(jù)區(qū)的 f f f e h 和 f f f f h 兩個(gè)地址的內(nèi)容 , 并把它們組裝成一個(gè)16 位字 , 作為代碼存放的源地址 。根據(jù)這個(gè)地 址 ,從外部數(shù)據(jù)區(qū)讀入連續(xù)的 2 個(gè) 8 位字節(jié) ,并組 裝成一個(gè) 16 位字 。如果這個(gè) 16 位字是 08a a h , 則引導(dǎo)程序就是外部 8 位并行 h p i 引導(dǎo)方式 ;否 則 ,是其他的引導(dǎo)方式 。然后將代碼從外部加載 到程序區(qū) 。最后再將程序入口地址賦值給程序指針。在此程序

18、的開始 , 還應(yīng)對(duì) c pu 狀態(tài)寄存器 進(jìn)行初始化設(shè)置 ,包括屏蔽中斷 ( in tm = 1) 、內(nèi) 部 da ra m 映射到程序/ 數(shù)據(jù)區(qū) ( ovl y = 1) 、程 序/ 數(shù)據(jù)區(qū)讀/ 寫并加 7 個(gè)等待周期等設(shè)置 。在主 機(jī)接口引導(dǎo)方式下 ,首先 ,將代碼通過主機(jī)接口下載到 d sp 片內(nèi)存儲(chǔ)器中 ; 然后 ,d sp 再從數(shù)據(jù)區(qū)007 f h 提供的地址開始執(zhí)行程序。2 . 2 程序加載引導(dǎo)方式檢測(cè)過程d sp 復(fù)位完成后 ,程序控制權(quán)轉(zhuǎn)移到復(fù)位中 斷服務(wù)程序 ,d sp 進(jìn)入引導(dǎo)流程如圖 2 所示。其中 b sr 的內(nèi)容用二進(jìn)制表示 , 表示該位 的值可為任意值 ,即可為“1”也可為“0”。引導(dǎo)程 序首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化 ,配置相關(guān)寄存器 ,然后開 始引導(dǎo)方式的查詢。先查詢是否有 in t2 號(hào)中斷2圖 2 加載引導(dǎo)檢測(cè)流程圖結(jié) 束 語h p i 接口的出現(xiàn)方便了主機(jī)與 d sp 系統(tǒng)的 數(shù)據(jù)交換 ,使在線修改 d sp 存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)成為可 能 ,同時(shí)使無需硬件、軟件開銷對(duì)