基于TMS320C54X系列DSP的HPI口应用设计与实现

1、基于 tms320c54 x 系列 dsp 的hpi 口应用设计与实现甄兴福 ,杨宇 ,黄俊华( 陆军航空兵学院 基础部 ,北京 101114)摘要 : 以 tm s320c542 为例 ,介绍了其系列 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) 口的各个组成部分及其功能 ,并以 a t89c51 单片机作为主处理机 ,阐述了与 tm s320c542 之间实现数据共享的方法 ,成功地解决 了主处理机通过 h p i 接口对 d sp 内部数据进行在线修改和实时监控的问题。最后给

2、出了如何用 h p i 口实现程序的加载引导 ,以提高程序运行速度的方法。关键词 :中图分类号 :tm s320c54 x ; d sp ; h p i 口 ; 数据共享 ; 加载引导t p 335文献标识码 : a文 章 编 号 : 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 作为一种先进的可编程处理器 ,近几年来应用极其广泛。其中 , tm s320c54 x 是 t i 公 司推出的定点系列数字信号处理芯片 ,它具有运算速度高 、c pu 结构优化、功耗低和智能化外设等特点 ,特别适用于实时嵌入式系统的开发 。它 已成为数字产品设计中低成本 、低功耗 、高性能的 数字信号处理芯片的首选 ,在便携式仪器、消费类电子、医疗设

6、备等领域得到广泛的应用。但笔者 在工作中发现 tm s320 c54 x 系列芯片存在 2 个 应用问题 : d sp 应用系统一旦开发完成投入使用后 ,再想对 d sp 内的数据进行监控 ,或者在线修改很不方便 , 不管是接串口 , 还是接 i/ o 口都 要占用 d s p 的硬件资源 ,同时软件的开销也非常大 。 在 d sp 扩 展 程 序/ 数 据 存 储 器 时 ,fl a s h 因其烧写方便而较为常用 , 但这类器件 数据存取速度慢 ,难以满足 d sp 系统高速运行的 要求。这也是限制 tm s320c54 x 广泛应用的一个因素。此外 , t i 的 tm s320c54

7、系列 d sp 芯 片内部提供了标准的 8 位 h p i 主机接口 ,用来与 主设备或者主处理器接口 ,在通过 h p i 口和主机收稿日期 : 2003212203作者简介 : 甄兴福( 1977 - ) ,男( 汉族) ,山东费县人 ,硕士 ,zxf _224 so hu . co m.第 2 期甄兴福 ,等 :基于 tm s320c54 x 系列 dsp 的 h p i 口应用设计与实现111通信的过程中 ,完全没有硬件和软件的开销 ,而由d s p 自身的硬件协调冲突 ,从而不会打断 d sp 正 常程序的运行 ,且利用 h p i 口 ,还能成功地进行 程序加载引导。下面就这 2

8、个问题分别阐述 ,并 给出相应的设计方案 。利用 p2 . 0 控制 h p i 的使能输入端 ; p2 . 1 控制读/ 写选通信号 h r/ w ; p2 . 2 控制读选通 、写 选通或数据选通信号 hd s1 ; p2 . 3 用来定义 h c2ndl 0 和 h cndl 1 共 同 选 择 主 机 所 要 寻 址h p ia 寄存器、h p id 寄存器或 h p ic 寄存器 ; p2 . 4 与 hb il 连接 ,用来识别主机传送过来是第1 字节 ,还是第 2 字节。1 hpi 口与主处理器通信扩展设计1 . 1hpi 接口介绍t i 的 tm s320c54 x 系列 d

9、sp 芯片结构与 原理见文献 1 。主要组成部分及功能见表 1 。1 . 3hpi 接口与 at89c51 接口的软件实现 3 , 4h p i 接口与 a t89c51 单片机接口的软件实现过程如下 。1) 主机访问 h p i 时 , 首先要对单片机进行 初始化 ;i t0 = 0 ; ex0 = 1 ;flag_ hi nt = 0 ;2) 然后对 h p i 口进行初始化 ;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 ( ) 函数的程序清单 : h

10、 rw = 0 ; hds1 = 1 ; h r w = 0 ;hb il = 0 ; / / 第 1 个字节hcn tl 0 = 0 ;hcn tl 1 = 0 ; / / 主机可以读/ 写 h p ic 寄存器p0 = get dat a 1 ; hds1 = 0 ;a cc = 0 ; / / 延时hds1 = 1 ; h r w = 0 ;hb il = 1 ; / / 第 2 个字节hcn tl 0 = 0 ; hcn tl 1 = 0 ;p0 = get dat a 0 hds1 = 0 ;a cc = 0 ; / / 延时hds1 = 1 ;3) 最后从 h p id 寄存器中读

11、出 ( voi d h p id_ rea d ( voi d ) ) 或 写 入 数 据 ( 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) 函数的编程方式与 voi d h p ic_ writ e ( voi d) 类似 ,限于篇幅 ,在此不再赘述。 一般在 d sp 的初始化程序中 ,对 h p ic 进行初始化后 ,就无须再对 h p ic 操作 ,其余工作完全由主机完成。由于 tm s320c54 x 系列 d sp 是16 位而

12、h p i 是 8 位的并行口 ,所以与主机通信的 数据都是由 2 个连续字节组成。由 hb il 引脚来表 1hpi 口组成部分及功能表组成部分功能用于 dsp 与主机间传送数据 ,也可用作通用的双寻址数据/ 程序 ra m存放当前寻址 h p i 存储单元的地 址 ,只能由主机对其直接访问 存储当前的读写数据 ,只能由主机对其直接访问在数据存储器中映射地址是 002 c h , dsp 和主机都能对其进行访问处理 h p i 与主机之间的接口信号存储器( da ra m)地址寄存器( h p ia)数据锁存器( h p id)控制寄存器( h p ic)逻辑控制单元h p i 的主控者是外

13、部主机 , 它可通过 h p i直接访问 c pu 的存储空间 , 包括存储器映像寄 存器。d sp 在通过 h p i 口和主机通信的过程中 ,完全没有硬件和软件的开销 ,而由 d sp 自身的硬件协调冲突 , 从而不会打断 d sp 正常程序的运 行。在 h p i 通信方式下 ,d sp 的片内存储器对外 界完全透明 ,由主机通过访问 h p i 的地址和数据 寄存器 ,来完成对 d sp 片内存储器的读写。1 . 2 hpi 接口与 at89c51 接口的硬件实现 2以 tm s320 c5402 芯片为例 , 介绍利用 h p i 口方式与 a t89c51 单片机通信的设计方案 。

14、其 中 ,单片机 a t89 c51 为主控部分 , 接口间采用74 h c245 缓冲器 ,以提高稳定性 ,如图 1 所示 。图 1 tm s320c5402 与 51 系列单片机间数据通信图 1994-2013 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. 装 备 指 挥 技 术 学 院 学 报2005 年112指示正在传输的是第 1 个字节 ,还是第 2 个字节 。默认状态下 ,第 1 个字节是高 8 位 ,第 2 个字节是 低 8 位 ,当然还可通过 h p ic 控制寄存器修改 。发生

15、 ,若有系统进行 h p i 引导 ; 若没有系统就读自动缓冲寄存器 ( buff ered se rial re gi st er , b sr) ,依照 b sr 的内容来判断如何引导。d sp 要为 h p i 口引导 ,必须在产生有效的复位 24 个机器 周期内给 d sp 发出 in t2 中断信号 ; 否则 , 系统 认为不进行 h p i 口的引导而直接进入下一流程 。hpi 在加载引导中的应用h p i 口允许开发者事先将程序代码放在外 部低速非易失性存储器件中 ,系统上电时将代码 从片外加载到程序区 ; 在执行时将代码加载到高 速存储器件中 ,以便快速取址、译址和执行 。开发

16、 设计人员可用不同控制信号 ( 如中断、外部标志 等) 来选择不同加载引导方式。tm s320c54 x 提 供了多种引导方法 , 包括并行 i/ o 空间、数据空 间并行、串行口引导和 h p i 接口引导等 。2 . 1 程序加载引导在独立系统中用户使用程序引导时 , 需将d s p 设置为微计算机模式 m p m c = 0 。d sp 上 电复位后 ,使 d sp 内部寄存器和存储器都处于某 确定状态 ,将 pc 指针指向 0 页 f f80 h 地址 , 程 序开始读取指令并执行。同时程序控制权转移到 复位中断服务程序 ,即内部 ro m 中的引导程序段。 t i 公 司 已 在 d

17、 sp 芯 片 内 部 ro m 的0 f800 h0 fc00 h 中固化了一段加载引导程序 , 其作用是判断以何种方式进行引导。其过程是根 据引导程序首先读入外部数据区的 f f f e h 和 f f f f h 两个地址的内容 , 并把它们组装成一个16 位字 , 作为代码存放的源地址 。根据这个地 址 ,从外部数据区读入连续的 2 个 8 位字节 ,并组 装成一个 16 位字 。如果这个 16 位字是 08a a h , 则引导程序就是外部 8 位并行 h p i 引导方式 ;否 则 ,是其他的引导方式 。然后将代码从外部加载 到程序区 。最后再将程序入口地址赋值给程序指针。在此程序

18、的开始 , 还应对 c pu 状态寄存器 进行初始化设置 ,包括屏蔽中断 ( in tm = 1) 、内 部 da ra m 映射到程序/ 数据区 ( ovl y = 1) 、程 序/ 数据区读/ 写并加 7 个等待周期等设置 。在主 机接口引导方式下 ,首先 ,将代码通过主机接口下载到 d sp 片内存储器中 ; 然后 ,d sp 再从数据区007 f h 提供的地址开始执行程序。2 . 2 程序加载引导方式检测过程d sp 复位完成后 ,程序控制权转移到复位中 断服务程序 ,d sp 进入引导流程如图 2 所示。其中 b sr 的内容用二进制表示 , 表示该位 的值可为任意值 ,即可为“1”也可为“0”。引导程 序首先进行系统初始化 ,配置相关寄存器 ,然后开 始引导方式的查询。先查询是否有 in t2 号中断2图 2 加载引导检测流程图结 束 语h p i 接口的出现方便了主机与 d sp 系统的 数据交换 ,使在线修改 d sp 存储器的数据成为可 能 ,同时使无需硬件、软件开销对 d