基于HPI接口的高速數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)

引言

　　DSP芯片能夠大大提高數(shù)字信號(hào)處理的效率，但在主機(jī)與DSP構(gòu)成的系統(tǒng)中，當(dāng)DSP與主機(jī)間需要大數(shù)據(jù)量傳輸時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸速率就會(huì)成為程序運(yùn)行速度的瓶頸。所以在程序調(diào)試過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)主機(jī)與DSP之間的快速數(shù)據(jù)傳輸，不僅可以提高程序運(yùn)行效率，還可以大大節(jié)省調(diào)試程序的時(shí)間。

　　TMS320C6000系列的HPI(Host Port Interface)接口不僅可以方便主機(jī)對(duì)DSP的控制，還可以實(shí)現(xiàn)主機(jī)與DSP內(nèi)存的快速數(shù)據(jù)傳輸。這里用雙TMS320C6416(600MHz)來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)HPI接口實(shí)現(xiàn)了主DSP（下文中都稱為"主機(jī)"）和從DSP的快速數(shù)據(jù)傳輸，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試了HPI接口的數(shù)據(jù)傳輸速率。

系統(tǒng)介紹

　　HPI概述

　　HPI(Host-Port Interface)主機(jī)接口，是TI高性能DSP上配置的與主機(jī)進(jìn)行通信的片內(nèi)外設(shè)。通過(guò)HPI接口，主機(jī)可以非常方便地訪問(wèn)DSP的所有地址空間，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)DSP的控制。

　　TMS320C6416的HPI接口是一個(gè)16bit/32bit寬的并行端口。主機(jī)(host)對(duì)CPU地址空間的訪問(wèn)是通過(guò)EDMA控制器實(shí)現(xiàn)的。HPI接口的訪問(wèn)主要通過(guò)三個(gè)專用寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)，它們分別是HPI控制寄存器(HPIC)、HPI地址寄存器(HPIA)和HPI數(shù)據(jù)寄存器(HPID)。

　　HPI接口信號(hào)簡(jiǎn)介
　
　　(1) HD[31∶0](數(shù)據(jù)總線)
　　
　　(2) HCNTL[1∶0](控制HPI訪問(wèn)類型)

　　如前所述，對(duì)HPI的訪問(wèn)需要通過(guò)三個(gè)寄存器，即HPI地址寄存器(HPIA)，HPI數(shù)據(jù)寄存器(HPID)和HPI控制寄存器(HPIC)來(lái)實(shí)現(xiàn)。HCNTL[1∶0]就是用于選擇這三個(gè)寄存器的專用引腳。

　　(3) HHWIL (半字指示選擇)

　　HHWIL指示當(dāng)前的為第一個(gè)或是第二個(gè)半字傳輸，但需要注意的是，它并不代表是最高有效的(most significant)還是最低有效的(least significant)，而決定的依據(jù)是HPIC中的HWOB位的狀態(tài)。在HPI32模式下，不使用此信號(hào)。

　　(4) HR/W (讀/寫操作指示)

　　(5) HRDY (輸出準(zhǔn)備好)

　　(6) HCS,HDS1,HDS2(選通信號(hào))

　　當(dāng)HCS有效，并且HDS1和HDS2中僅有一個(gè)有效時(shí)，內(nèi)部觸發(fā)信號(hào)HSTROBE有效。這三個(gè)信號(hào)的組合邏輯其實(shí)就是片選和讀/寫信號(hào)構(gòu)成的組合邏輯，因此，可直接與主機(jī)的片選和讀/寫信號(hào)相連。

　　(7) HAS (地址輸入選通)

　　(8) HINT(向主機(jī)輸出的中斷)

　　HPI接口寄存器簡(jiǎn)介

　　如上所述，主機(jī)通過(guò)HPI接口對(duì)DSP的訪問(wèn)實(shí)際上是通過(guò)三個(gè)寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，下面就針對(duì)這三個(gè)專用寄存器進(jìn)行介紹。

　　(1) HPI控制寄存器(HPIC)
　　HPIC中每一位都有特定的功能，在對(duì)HPI進(jìn)行訪問(wèn)的過(guò)程中需要特別注意。簡(jiǎn)要介紹一下這些功能位的作用。

　　①HWOB(半字順序位)
　　如果HWOB=1，第一個(gè)半字為最低有效；如果HWOB=0，第一個(gè)半字為最高有效。HWOB對(duì)地址和數(shù)據(jù)都起作用，如果采用HPI16模式，在訪問(wèn)數(shù)據(jù)或者地址寄存器之前，應(yīng)該首先初始化HWOB位。

　　②DSPINT(主機(jī)產(chǎn)生的Processor-to-CPU中斷，用于HPI啟動(dòng)方式中將DSP內(nèi)核從復(fù)位狀態(tài)中喚醒)

　?、跦INT(DSP-to-Host中斷，即通過(guò)向此位寫入特定值來(lái)產(chǎn)生對(duì)主機(jī)的中斷)
(
　　2) HPI地址寄存器(HPIA)
　　存放32bit數(shù)據(jù)，指向?qū)⒁L問(wèn)的DSP地址空間中的地址。

　　(3) HPI數(shù)據(jù)寄存器(HPID)
　　在寫操作中存放將要寫入HPIA所指向地址的數(shù)據(jù)，在讀操作中為HPIA所指向地址中的數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　硬件設(shè)計(jì)

　　外設(shè)選擇
　　在C6416中，一些外設(shè)共用某些引腳。其中HPI，GP[15:9]，PCI， EEPROM以及McBSP2共用一組引腳，DSP在復(fù)位時(shí)通過(guò)鎖存PCI_EN及McBSP2_EN引腳的值來(lái)選擇使用何種外設(shè)。如表１，在本設(shè)計(jì)中，將這兩個(gè)選擇引腳都拉低。

　　數(shù)據(jù)總線
　　C6416 HPI數(shù)據(jù)總線具有32個(gè)外部引腳HD[31:0]。因此，C6416 HPI支持16位或32位的數(shù)據(jù)總線。當(dāng)用16位寬的主機(jī)接口時(shí)，C6416 HPI稱為HPI16；當(dāng)用32位寬的主機(jī)接口時(shí)，C6416 HPI稱為HPI32。C6416 HPI通過(guò)復(fù)位時(shí)的自舉和器件配置引腳(HD5)選擇采用HPI16還是HPI32。

　　HPI16具有16位數(shù)據(jù)總線，HPI16將兩個(gè)連續(xù)的16位傳輸組成一個(gè)32位數(shù)據(jù)傳送到CPU。為了和其他C6000器件兼容，無(wú)論復(fù)位時(shí)選擇何種Endian模式，HPI16都使用HD[15：0]作為數(shù)據(jù)引腳。HPI32具有32位的數(shù)據(jù)總線，使用該增加的總線寬度，所有傳輸均為一個(gè)32位的字傳輸，而不是兩個(gè)連續(xù)的16位半字。在本設(shè)計(jì)中采用HPI32總線模式。

　　主機(jī)EMIF配置

　　對(duì)主機(jī)，EMIFA (64位總線)和EMIFB (16位總線)都可以與HPI相連。在HPI16模式下，可以采用EMIFB，在HPI32模式下，可以采用EMIFA。在本設(shè)計(jì)中，影射EMIFA CE1存儲(chǔ)器空間為主機(jī)接口，對(duì)CE1空間控制寄存器的設(shè)置見表2。