基于TMS320C54X系列DSP的HPI口应用设计与实现

基于TMS320C54X系列DSP的HPI口应用设计与实现
摘要：以TMS320C542为例，介绍了其系列DSP(digital signal process—ing)芯片
HPI(host port interface)口的各个组成部分及其功能，并以AT89C51单片机作为主处理机，阐述了与TMS320C542之间实现数据共享的方法，成功地解决了主处理机通过HPI接口对DSP
内部数据进行在线修改和实时监控的问题。

最后给出了如何用HPI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：TMS320C54X；DSP；HPI口；数据共享；加载引导
DSP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，TMS32OC54X是TI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、CPU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、医疗设备等领域得到广泛的应用。

但我们在学习中发现TMS320C54X系列芯片存在2个应用问题：① DSP应用系统一旦开发完成投入使用后，再想对DSP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DSP的硬件资源，同时软件的开销也非常大。

②在DSP 扩展程序／数据存储器时， FLASH 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DSP系统高速运行的要求。

这也是限制TMS320C54X广泛应用的一个因素。

此外，TI的TMS320C54系列DSP芯片内部提供了标准的8位HPI主机接口，用来与主设备或者主处理器接口，在通过HPI口和主机通信的过程中，完全没有硬件和软件的开销，而由DSP自身的硬件协调冲突，从而不会打断DSP正常程序的运行，且利用HPI口，还能成功地进行程序加载引导。

下面就这2个问题分别阐述，并给出相应的设计方案。

1 HPI口与主处理器通信扩展设计
1．1 HPI接口介绍
TI的TMS320C54X系列DSP芯片结构与原理见文献Eli。

主要组成部分及功能见表1。

表1 HPI口组成部分及功能表
器。

DSP在通过HPI口和主机通信的过程中，完全没有硬件和软件的开销，而由DSP自身的硬件协调冲突，从而不会打断DSP正常程序的运行。

在HPI通信方式下，DSP的片内存储器对外界完全透明，由主机通过访问HPI的地址和数据寄存器，来完成对DSP片内存储器的读写。

1．2 HPI接口与AT89c51接口的硬件实现[2]
以TMS320C5402芯片为例，介绍利用HPI口方式与AT89C51单片机通信的设计方案。

其中，单片机AT89C51为主控部分，接口间采用74HC245缓冲器，以提高稳定性利用P2．O控制HPI
的使能输入端；P2．1控制读／写选通信号HR／W ；P2．2控制读选通、写选通或数据选通信号HDS1；P2．3用来定义HC—NDLO和HCNDL1共同选择主机所要寻址HPIA寄存器、HPID寄存器或HPIC寄存器； P2．4与HBIL连接，用来识别主机传送过来是第1字节，还是第2字节。

1．3 HPI接口与AT89C51接口的软件实现。

HPI接口与AT89C51单片机接口的软件实现过程如下。

1)主机访问HPI时，首先要对单片机进行初始化；
ITO一0；
EX0— 1；
Flag— H int一0；
2)然后对HPI口进行初始化；
HOE= 0；
GetData[1]一0x08；
GetData[0]一Ox08；
HPIC_ W rite()；
其中HPIC_Write()函数的程序清单：
{HRW 一0；
HDS1— 1：
HRW = 0；
HBIL=0；／／第1个字节
HCNTL0— 0；
HCNTL1—0；／／主机可以读／写HPIC寄存器
P0=GetData[1]；
HDSI— O：
ACC=0；／／延时
HDSI： 1；
HRW 一0；
HBIL=1；／／第2个字节
HCNTL0— 0；
HCNTL1— 0；
PO=GetData~0]
HDS1— 0：
ACC=0；／／延时
HDS1—1；)
3)最后从HPID寄存器中读出(void HPID—Read(void))或写入数据(void HPID—Write (void))。

其中，void HPID—Read(void)和voidHPID— Write(void)函数的编程方式与void HPIC— Write(void)类似，限于篇幅，在此不再赘述。

一般在DSP的初始化程序中，对HPIC 进行初始化后，就无须再对HPIC操作，其余工作完全由主机完成。

由于TMS320C54X系列DSP 是16位而HPI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HBIL引脚来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HPIC控制寄存器修改。

2 HPI在加载引导中的应用
HPI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。

TMS320C54X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HPI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DSP设置为微计算机模式MP＼Mc一0。

DSP上电复位后，使DSP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FF80H 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ROM 中的引导程序段。

TI公司已在DSP 芯片内部ROM 的0F800H~0FC00H 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FFFEH 和FFFFH 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08AAH，则引导程序就是外部8位并行HPI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。

在此程序的开始，还应对CPU 状态寄存器进行初始化设置，包括屏蔽中断(INTM一1)、内部DARAM 映射到程序／数据区(OVLY一1)、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DSP片内存储器中；然后，DSP再从数据区007FH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
DSP复位完成后，程序控制权转移到复位中断服务程序，DSP进入引导流程如图2所示。

其中BSR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INT2号中断发生，若有系统进行HPI引导；若没有系统就读自动缓冲寄存器(buffered serial register，BSR)，依照BSR 的内容来判断如何引导。

DSP要为HPI口引导，必须在产生有效的复位24个机器周期内给DSP发出INT2中断信号；否则，系统认为不进行HPI口的引导而直接进入下一流程。

3 结束语
HPI接口的出现方便了主机与DSP系统的数据交换，使在线修改DSP存储器的数据成为可能，同时使无需硬件、软件开销对DSP系统进行监控成为可能。

另外，系统在上电时，它能将开发者事先存放在外部低速的非易失性存储器件中的程序代码加载到程序区，在执行时，再将代码加载到高速的存储器件中以便快速取址、译址和执行，极大地提高了DSP程序的运行速度。

文中给出2方面的解决方案灵活简单，适用于任何含有HPI接口的DSP应用系统，为开发人员提供了一种全新的数据共享和传输，以及程序加载引导方案。

参考文献 (References)
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