TMS320C6000擴(kuò)展總線與MPC860的HPI接口設(shè)計

摘要:MPC860 是PowerPC系列產(chǎn)品，PowerPC 可運行于多種操作環(huán)境，廣泛應(yīng)用于便攜式設(shè)備到服務(wù)器TMS320C6000 系列是1997 年美國TI公司推出的DSP芯片，這種芯片是定點、浮點兼容的DSP系列，它們提供了HPI(Host Port Inter face)接口，文中介紹了TMS320C6000與MPC860之間HPI接口的硬件設(shè)計。經(jīng)實驗驗證,MPC860可以對擴(kuò)展總線進(jìn)行讀操作,也可以寫操作,該設(shè)計方案已經(jīng)實現(xiàn)了初步的功能。因此具有一定的實用性。

　　1 TMS320C6000的主要特點

　　TMS320C6000系列DSP(數(shù)字信號處理器)是TI公司最新推出的一種并行處理的數(shù)字信號處理器。TMS320C6000片內(nèi)有8 個并行的處理單元。分為相同的兩組。它的體系結(jié)構(gòu)采用超長指令字( VLIW) 結(jié)構(gòu)，單指令字長為32 bit。8個指令組成一個指令包?？傋珠L為8×32= 256 bit.芯片內(nèi)部設(shè)置了專的指令分配模塊，可以將256 bit 的指令包同時分配到8 個處理單元，并由8個單元同時運行。芯片的最高時鐘頻率可以達(dá)到300MHz，通過片內(nèi)的鎖相環(huán)( PLL) 將輸入時鐘倍頻獲得。當(dāng)片內(nèi)的8個處理單元同時行時。最大處理能力可以達(dá)到2400MIPS。

　　2 TMS320C6000的擴(kuò)展總線

　　目前,TMS320C6000系列中只有C6202和C6203具有擴(kuò)展總線。它們是在C6201/C6701主機(jī)接口(HPI)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。

　　擴(kuò)展總線從結(jié)構(gòu)上可以分為兩部分：I/O接口和主機(jī)接口，如圖1所示。

　　擴(kuò)展總線是一個32bit寬的總線,支持與異步外設(shè)、異步/同步FIFO、PCI橋及外部主控處理器的接口。它同時還提供了一個靈活的總線仲裁機(jī)制,可以進(jìn)行內(nèi)部仲裁,也可以由外部邏輯完成。

　　I/O接口,擴(kuò)展總線共管轄4個XCE外部空間,4個空間可以分別配置成兩種工作模式:異步I/O模式和同步FIFO模式。這兩種模式可以在一個系統(tǒng)中同時工作。異步I/O模式的接口信號時序與EMIF類似,具有可編程程度高的特點。這一模式下,擴(kuò)展總線接口的4根地址信號使得每個XCE空間最多可以掛接16個外部設(shè)備。FIFO模式則提供了與同步FIFO無縫接口的能力,可以直接控制1個進(jìn)行讀操作的同步FIFO或4個進(jìn)行寫操作的同步FIFO。借助少量外部邏輯,每個XCE空間可以管理16個讀操作FIFO或16個寫操作FIFO。擴(kuò)展總線I/O口與DSP的其他存儲空間由DMA控制器進(jìn)行連接。

　　主機(jī)接口也有兩種工作模式:同步和異步。同步模式提供了主控和從屬兩種工作方式,此時地址信號和數(shù)據(jù)信號復(fù)用相同的管腳。異步模式只有從屬功能,它與C6201/C6211/C6701/C6711的HPI操作完全類似,只是數(shù)據(jù)寬度為32bit。異步模式可以用來與其他微處理器接口。擴(kuò)展總線主機(jī)接口與DSP存儲器的連接由DMA輔助通道完成。

　　在同步主機(jī)接口模式下,主機(jī)的數(shù)據(jù)與地址信號復(fù)用,并且與i960Jx兼容。目前主流的PCI接口芯片都采用i960總線作為芯片內(nèi)部總線,這樣C6000與PCI總線接口時,需要的外部邏輯可以減少到最少。尤其在作為從屬處理器時,同步主機(jī)接口同樣可以非常方便地與其他一些通用處理器接口。C6202的擴(kuò)展總線還具有突發(fā)傳輸?shù)哪芰?。本文即利用這一方式實現(xiàn)MPC860與C6202擴(kuò)展總線的接口。

　　C6202處理器的工作頻率最高可以采用50MHz,經(jīng)內(nèi)部4倍頻后升至200MHz,每個時鐘周期最多可以并行執(zhí)行8條指令,從而可以實現(xiàn)1600MIPS的定點運算能力,完成1024點定點FFT的時間只需70μs。

　　3 MPC860介紹

　　MPC860 是摩托羅拉公司的單片集成嵌入式微處理器， 它內(nèi)部集成了微處理器和通信領(lǐng)域常用的外圍組件， 特別適用于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)通信市場。MPC860 通信處理器可根據(jù)用戶要求提供2~4 個串行通信控制器、不同規(guī)格的指令和數(shù)據(jù)緩存及各種級別的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議支持。

　　該產(chǎn)品專為寬帶接入設(shè)備如：遠(yuǎn)程接入路由器、DSLAM、接入集線器、LAN /WAN 交換機(jī)、PBX 系統(tǒng)和網(wǎng)關(guān)等設(shè)計。

　　MPC860包括3個主要模塊：Power PC核心、系統(tǒng)接口單元(SIU) 、通信處理模塊(CPM)。PowerPC是主要的處理機(jī)單元，通常稱為Embedded Pow er PC 核心(或EPPC)，它包括高速緩存和存儲器管理單元(MMU)，在40 MHz 時鐘時為50 MIPS 指令速度;第二個主要模塊為系統(tǒng)接口單元，它的主功能是提供內(nèi)部總線和外部總線的接口;第三個主要模塊為通信處理機(jī)模塊，CPM 在不同的通信設(shè)備如SCC和SMC上發(fā)送接收數(shù)據(jù)通信，通信設(shè)備可以獨立工作。

　　4 擴(kuò)展總線接口實現(xiàn)

　　MPC860內(nèi)部集成了嵌入式的PowerPC核和使用特定RISC處理器的通信處理模塊(CPM)。這個雙處理器結(jié)構(gòu)優(yōu)于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu),因為CPM可以從嵌入式的PowerPC核卸出外圍任務(wù)。

　　4.1 接口實現(xiàn)

　　同步主機(jī)接口模式下,C6202和MPC860的接口如圖2所示。盡管圖2中的C6202處于從方式,但還是具有擴(kuò)展總線仲裁的能力,用于異步I/O和擴(kuò)展總線的FIFO接口。只有當(dāng)這兩個設(shè)備共享總線時,MPC860內(nèi)部的仲裁才被使用。