主機接口（HPI）在嵌人式系統(tǒng)中的應用

　　1 引 言

　　隨著計算機技術、通信技術的飛速發(fā)展，互聯(lián)網的迅速普及，嵌入式技術已成為新世紀最有生命力的技術之一，其得到了飛速的發(fā)展和廣泛應用。隨著復雜控制、汽車電子、醫(yī)療儀器、數字通信、網絡應用等復雜要求的出現(xiàn)，常用的單片機系統(tǒng)和DSP系統(tǒng)等這類簡單的嵌入式系統(tǒng)已經無法滿足要求。在面對日益復雜和高性能應用時，大多采用主機(由微控制器或微處理器充當)+DSP的方式構成主從式系統(tǒng)，這樣既可以利用DSP強大的數字信號處理能力進行復雜的運算，又可以利用微處理器豐富的片內外設和接口對整個系統(tǒng)的運行進行控制。

　　在這種系統(tǒng)中，主機與DSP的數據交換就成為系統(tǒng)設計中必須考慮的重要問題。傳統(tǒng)的單片機與主機交換數據大多采用串行通信方式或共享存儲器方式。串行通信方式只適用于通信量較小的系統(tǒng)。共享存儲器方式，需外擴一雙端口RAM及觸發(fā)器鎖存器等芯片，使得系統(tǒng)的硬件結構復雜。

　　ADI公司生產的DSP芯片ADSP2191配置了主機接口(Host Port Interface，HPI)，可以實現(xiàn)與主機之間并行高速的數據傳輸。HPI可以很容易地與各種主機互聯(lián)，甚至不需要外加接口邏輯，可以大大簡化系統(tǒng)的硬件結構。且DSP依靠自身的硬件來協(xié)調沖突，在主機訪問HPI的時候，不會打斷DSP正常的程序運行。

　　2 ADSP2191M主機接口簡介

　　主機接口HPI(Host Port Interface)是Analog DeviceInc.公司在新一代高性能DSP芯片上配置的與外部主設備或主處理器進行高速數據交換的并行接口。HPI是地址和數據總線復用的8位/16位并行口，只能做從機，外部主機(微控制器、FGPA或者另一片DSP)是HPI的控制者。通過HPI，主機可以訪問DSP的內部存儲空間、引導空間和I/O空間;另外，還可以通過HPI口把程序加載到DSP。ADSP-2191有24個引腳專門用于HPI，如表1所示。

　　HPI地址總線的低16位是與數據總線復用。數據總線默認情況下是8位，使用HAD[7：0]八個引腳。在復位后，DSP本身或外部主機(通過主機接口)可以配置HPI為16位口。

　　3 硬件設計

　　MPC555微控制器是Motorola公司PowerPC 500系列的代表產品，是一款高速高性能的32位浮點處理器，其工作時鐘可達40 MHz。其內部資源極其豐富，有26 kBRAM和6 kB TPURAM，448 kB FLASH、多通道串行模塊、CAN 2.0B控制器等，特別適于做復雜的實時控制和處理。MPC555與ADSP2191的接口電路如圖1所示。

　　HPI提供2種硬件尋址模式：地址周期控制模式(ACCM)和地址鎖存模式(ALEM)。其中，ALEM適用于與地址總線和數據總線復用的微處理器接口;ACCM模式適用于與地址總線和數據總線分開的微處理器接口。硬件尋址方式是由上電復位時HALE引腳的邏輯電平決定。如果上電復位時用外部下拉電阻把HALE拉低，就是ALEM方式;反之，如果用外部上拉電阻把HALE拉高就是ACCM方式。

　　HPI總線是一種異步通信協(xié)議，硬件握手可以是ACK方式，還可以是Ready方式，2種方式的有效極性都可以在上電復位時配置。另外，讀/寫選通信號的極性也可以在上電復位時配置。如果在上電時，讀/寫信號為高電平，那么讀/寫選通信號就是低有效。

　　綜合考慮MPC555的外部總線時序和HPI接口的時序要求，在本設計中硬件尋址采用ACCM方式，應答方式采用ACK方式。讀信號HRD、寫信號HWR和應答信號HACK都是低電平有效。

　　要控制主機與DSP的數據交互，即主機要知道何時能從DSP讀取數據，而何時又該寫數據，還需要一個聯(lián)絡信號。本設計選用ADSP2191的1個I/O口PF0作為對主機的中斷信號。