基于USB2.0接口的DSP仿真技术
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1 系统硬件结构
整个系统以 USB2.0 控 制 器 CY7C68013 和 JTEG 扫 描芯 片 ACT8990 为 核 心,还 包 括 E2PROM、电 压 转 换 芯 片 、总 线 驱 动 以 及 电 压 比 较 器 。
1.1 USB2.0控制器 CY7C68013
CY7C68013是美 国 Cypress公 司 推 出 的 USB2.0 芯 片 ,是 一 个 全 面 集 成 的 解 决 方 案 。CY7C68013 主 要 结 构 如 下:1 个 增 强 的 8051 微 处 理 器、1 个 智 能 串 行 接 口 引 擎
(SIE)、1 个 USB 收 发 器、16 KB 片 上 RAM (其 中 包 括 4KBFIFO)存储器和1个通用可编程接 口 GPIF(General ProgrammableInterface)。这种独创性结构可使数据传 输 率达到448 Mb/s,即 USB2.0允许的最大带宽。智能 SIE 可以硬件处理 USB1.1和 USB2.0 协 议,从 而 减 少 了 开 发 时间,并确保了 USB 的兼容 性。GPIF 和 主/从 端 点 FIFO (8位或 16 位 数 据 总 线 )为 ATA、UTOPIA、EPP、PCMCIA 和 DSP 等 提 供 了 简 单 甚 至 无 缝 连 接 接 口,使 得 和 外 设的连接十分方便可靠。
整个仿真器系统的硬件连接如图3Baidu Nhomakorabea示。仿真系统 主要由 CY7C68013、24C01、ACT8990、MAX964 以 及 2 片 CBT3125 组 成 。
图2 ACT8990的内部结构
队列管理 模 块 和 串 行 模 块 实 现 IEEE1149.1 的 扫 描 协 议。 队 列 管 理 模 块 通 过 SDO 从 串 行 模 块 读 取 IEEE1149.1的扫 描 命 令,并 通 过 TMS5～0 引 脚 通 知 所 访问的多 片 DSP,每 个 TMS对 应 一 个 DSP。 队 列 管 理 模 块 将 串 行 模 块 中 的 多 个 任 务 分 配 到 EVENT3～0 引 脚 , 这 样 可 以 流 水 完 成 3 个 任 务 ,从 而 加 快 访 问 速 度 。DSP 上 的 数 据 通 过 TDI0～1 引 脚 传 输 到 队 列 管 理 模 块 ,队 列 管 理 模 块 首 先 确 定 该 任 务 的 状 态 ,然 后 根 据 任 务 状 态 确 定 数 据 属 于 哪 个 任 务 ,最 后 通 过 SDI将 数 据 传 送 到 串 行
模块。 事 件 管 理 器 实 现 外 部 事 件 的 管 理 ,DSP 可 以 通 过 外 部
事件来中 断 IEEE1149.1 的 协 议。 事 件 管 理 器 一 般 用 于 DSP控制协议的 过 程。 在 DSP 仿 真 过 程 中,一 般 不 使 用 事件管理器。计数器用于计算各个任务所访问的数据地 址,如果 DSP通过事件管理器 控 制 协 议,计 数 器 也 可 以 用 于事件管理器的计数。命令模块包括主命令寄存器和副 命令寄存器,此 外 命 令 模 块 也 可 以 控 制 所 有 的 状 态 寄 存 器。
基于 F8.%G&接口的 $8"仿真器技术
□ 清华同方电子与信息技术研究室 □河 南 科 技 大 学
汪安民 张松灿
摘要 关键词
介绍一种基于 USB2.0接口的 TI公司 DSP仿真器的研制方法。该系统以 USB 控制器 CY7C68013为核 心,通过 ACT8990实现IEEE1149.1协议,实现 PC 机对 DSP片内数据的读写,从而完成仿真功能。该系 统 制 造 简 单 ,成 本 低 。 根 据 本 文 的 方 法 ,DSP 开 发 者 可 以 自 行 研 制 仿 真 器 ,而 不 必 另 外 购 买 。
本文 研 制 的 DSP 仿 真 器 以 美 国 Cypress 公 司 的 USB2.0控制器 CY7C68013为核心,配置实现IEEE1149.1 的JTEG 片内 扫 描 协 议 芯 片,实 现 对 DSP 片 内 数 据 的 读 写和传输等功能。整个系统具有小型化、价格低以及 制 造 简单的特点,该 系 统 可 以 实 现 对 TI公 司 所 有 系 列 DSP 的 仿真,包 括 C54x、C55x、C6x、C24x、C28x、Omap 等。DSP 开发者可以自行按照本文的方法研制仿真器,或者将 系 统 集成到用户的 DSP 开 发 板 上,从 而 避 免 购 买 高 价 的 DSP 仿真器。
图1 CY7C68013的内部结构
1.2 JTEG 扫描芯片 ACT8990
ACT8990是美国 TI公司推出的测试 DSP芯片,它通 过JTEG 接口 扫 描 DSP 片 内 的 数 据 区 和 程 序 区,扫 描 结 果通过其内部的 主 机 模 块 传 输 到 其 他 设 备 上。ACT8990 实际上是实 现IEEE1149.1 的 TBC(TestBusController) 协议,从而实现对 DSP 片 内 空 间 的 访 问。ACT8990 的 内 部结构如图 2 所 示。ACT8990 主 要 由 队 列 管 理 模 块、主 机模块、串行模块、事 件 管 理 器、计 数 器、命 令 管 理 以 及 读 写总线组成。
图3 仿真系统的硬件结构
图3下方的JTEG 接 口 直 接 连 接 到 DSP 的 JTEG 接 口,USB 接口直接连 接 到 计 算 机 的 USB 接 口。 整 个 系 统 的电源 由 计 算 机 的 USB 接 口 提 供,使 用 电 压 转 换 芯 片 TPS7333将5V 电 压 转 换 成 3.3 V 提 供 给 各 个 芯 片。 使 用2片 CBT3125总线驱动芯片,有两 个 作 用:一 是 驱 动 总 线,以适应驱动能力不同的 各 个 系 列 DSP 芯 片;另 外 一 个 作 用是隔离 DSP和 ACT8990,从而保护 ACT8990避免受 到 DSP传输 的 高 电 压 伤 害。 MAX964 是 电 压 比 较 器,实 时检测 JTEG 接 口 的 VCC 信 号,该 信 号 直 接 连 接 到 DSP 的 VCC 上。 一 旦 DSP 上 电,VCC 为 高 电 平,MAX964 检 测 出 该 信 号,并 发 出 中 断 到 CY7C68013;反 之,如 果 工 作 过程中,DSP突然掉 电,MAX964 将 马 上 发 出 掉 电 中 断 到
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微控 制 器 处 理 或 者 直 接 送 到 USB 的 SIE 单 元,然 后 传 输 到 USB 收发器。此外,图1 中 还 包 括 片 内 的 PLL 时 钟 电 路,将外部时钟信号连接到 USB 收发器和8051处理器。
2.1 USB2.0驱动程序
需要编写三个程序来实现 USB 设 备 的 使 用。 一 个 是 负责 USB 接 口 调 用 程 序;另 一 个 是 安 装 USB 的 信 息 文 件,用于对 USB 设 备 的 一 些 说 明;第 三 个 是 设 备 驱 动 程 序,用于对数据的传输。下面对这三个程序分别做一 些 简 单的说明。
主机模块实现 ACT8990 和 外 部 设 备 的 数 据 通 信,本 文使用 CY7C68013作 为 外 部 设 备,两 者 之 间 通 过 数 据 和 地址总线以及必要 的 读、写、中 断 和 准 备 好 等 控 制 信 号 进 行数据通信,此时 ACT8990为从设备。
1.3 系统硬件结构
CY7C68013 独 特 的 架 构 具 有 如 下 特 点 。 ◆ 包括1个智能串行接口引擎(SIE)。它执行所有基 本的 USB 功能,将 嵌 入 的 MCU 解 放 出 来 以 用 于 实 现 其 他 功 能 ,保 证 持 续 高 速 有 效 的 数 据 传 输 。 ◆ 具有4KB 的大 容 量 FIFO 用 于 数 据 缓 冲,当 作 为 从设备时,可采用 Synchronous/AsynchronousFIFO 接口 与主设备(如 ASIC,DSP 等)连 接;当 作 为 主 设 备 时,可 通 过通用可编程接口(GPIF)形 成 任 意 的 控 制 波 形 来 实 现 与 其 他 从 设 备 连 接 ,能 够 轻 易 地 兼 容 绝 大 多 数 总 线 标 准 。 ◆ 固件软配置,可 将 需 要 在 CY7C68013 上 运 行 的 固 件存放在主 机 上,当 USB 设 备 连 上 主 机 后,下 载 到 设 备 上。这样就实现了在不改动硬件的情况下,很方便地 修 改 固件。 ◆ 能够充分实现 USB2.0(2000版)协议,并向下 兼 容 USB1.1 协 议 。 CY7C68013内部结 构 如 图 1 所 示,其 和 外 部 设 备 的 接 口包括I2C 总线、GPIF 接口和 FIFO 接口三种方式。数 据通过这些 接 口 传 输 到 内 部 的 数 据 和 地 址 总 线,由 8051
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CY7C68013,整个系统 将 停 止 工 作,并 将 掉 电 信 息 传 输 到 计算机。
2 系统软件结构
系 统 软 件 从 上 层 到 底 层 包 括 以 下 几 个 部 分 :DSP 的 仿 真软件 CCS 和 USB 接 口 的 连 接;USB 接 口 和 仿 真 器 上 CY68013 的 连 接;CY7C68013 和 ACT8990 的 连 接; ACT8990和 DSP 的 连 接。 在 以 上 4 个 部 分 中,CCS 和 USB 接 口 的 实 现 由 TI公 司 提 供,使 用 TI公 司 提 供 的 通 用 USB 仿 真 器 驱 动 程 序 就 可 以。 USB 接 口 和 CY7C68013 的 连 接 使 用 24C01 实 现,实 际 上 就 是 对 CY7C68013进行配 置,使 得 计 算 机 可 以 识 别 到 仿 真 器 的 USB 设备,从而实 现 CY7C68013 下 载 驱 动 程 序 到 其 内 部 处理器。一旦软 件 下 载 成 功,CY7C68013 就 会 发 出 命 令, 驱动 ACT8990工 作,ACT8990 根 据 IEEE1149.1 协 议 实 现对 DSP的访问。
USB2.0 仿真器 DSP JTEG 芯片 ACT8990
引言
目前,TI公 司 DSP 芯 片 的 应 用 越 来 越 广 泛,DSP 的 仿真器 是 每 一 个 DSP 开 发 者 必 备 的 工 具 之 一。 早 期 的 DSP并口仿真 器 由 于 传 输 速 度 慢,很 难 适 应 开 发 者 的 需 求,而最近 TI公司推出的 PCI560仿真器,由于价格高,而 且使用 PCI接口,使 得 连 接 十 分 不 方 便。 为 此,本 文 介 绍 一种基于 USB2.0 接 口 的 DSP 仿 真 器,其 理 论 上 数 据 传 输速 度 可 以 达 到 448 Mb/s,而 且 USB 接 口 可 以 带 电 插 拨 ,使 用 方 便 。
USB 接 口 调 用 程 序 由 Cypress 提 供,其 提 供 的 CY7C68013开发工 具 包 中 提 供 了 开 发 板 的 源 程 序,而 其 开发板的设计就是基于 GPD 的。这使得开发者 在 示 例 程 序的指引下,能快速地编写出用于通信的应用 软 件。GPD 的设计思想 是 服 务 于 一 般 用 户 的,其 接 口 函 数 具 有 通 用 性。通过 GPD 提供的 接 口 函 数 原 型,可 以 实 现 各 种 USB 操作,包 括 实 现 负 责 USB 设 备 的 请 求 (即 打 开 USB 设 备);负责 USB 的 GPIF 接 口 控 制;通 过 改 变IOCTL(I/O ControlCode)实现各种操作。该程序可以直接使用 TI公 司提供的源程序或者使用任何一家仿真器供应商提供的 源程序。
整个系统以 USB2.0 控 制 器 CY7C68013 和 JTEG 扫 描芯 片 ACT8990 为 核 心,还 包 括 E2PROM、电 压 转 换 芯 片 、总 线 驱 动 以 及 电 压 比 较 器 。
1.1 USB2.0控制器 CY7C68013
CY7C68013是美 国 Cypress公 司 推 出 的 USB2.0 芯 片 ,是 一 个 全 面 集 成 的 解 决 方 案 。CY7C68013 主 要 结 构 如 下:1 个 增 强 的 8051 微 处 理 器、1 个 智 能 串 行 接 口 引 擎
(SIE)、1 个 USB 收 发 器、16 KB 片 上 RAM (其 中 包 括 4KBFIFO)存储器和1个通用可编程接 口 GPIF(General ProgrammableInterface)。这种独创性结构可使数据传 输 率达到448 Mb/s,即 USB2.0允许的最大带宽。智能 SIE 可以硬件处理 USB1.1和 USB2.0 协 议,从 而 减 少 了 开 发 时间,并确保了 USB 的兼容 性。GPIF 和 主/从 端 点 FIFO (8位或 16 位 数 据 总 线 )为 ATA、UTOPIA、EPP、PCMCIA 和 DSP 等 提 供 了 简 单 甚 至 无 缝 连 接 接 口,使 得 和 外 设的连接十分方便可靠。
整个仿真器系统的硬件连接如图3Baidu Nhomakorabea示。仿真系统 主要由 CY7C68013、24C01、ACT8990、MAX964 以 及 2 片 CBT3125 组 成 。
图2 ACT8990的内部结构
队列管理 模 块 和 串 行 模 块 实 现 IEEE1149.1 的 扫 描 协 议。 队 列 管 理 模 块 通 过 SDO 从 串 行 模 块 读 取 IEEE1149.1的扫 描 命 令,并 通 过 TMS5～0 引 脚 通 知 所 访问的多 片 DSP,每 个 TMS对 应 一 个 DSP。 队 列 管 理 模 块 将 串 行 模 块 中 的 多 个 任 务 分 配 到 EVENT3～0 引 脚 , 这 样 可 以 流 水 完 成 3 个 任 务 ,从 而 加 快 访 问 速 度 。DSP 上 的 数 据 通 过 TDI0～1 引 脚 传 输 到 队 列 管 理 模 块 ,队 列 管 理 模 块 首 先 确 定 该 任 务 的 状 态 ,然 后 根 据 任 务 状 态 确 定 数 据 属 于 哪 个 任 务 ,最 后 通 过 SDI将 数 据 传 送 到 串 行
模块。 事 件 管 理 器 实 现 外 部 事 件 的 管 理 ,DSP 可 以 通 过 外 部
事件来中 断 IEEE1149.1 的 协 议。 事 件 管 理 器 一 般 用 于 DSP控制协议的 过 程。 在 DSP 仿 真 过 程 中,一 般 不 使 用 事件管理器。计数器用于计算各个任务所访问的数据地 址,如果 DSP通过事件管理器 控 制 协 议,计 数 器 也 可 以 用 于事件管理器的计数。命令模块包括主命令寄存器和副 命令寄存器,此 外 命 令 模 块 也 可 以 控 制 所 有 的 状 态 寄 存 器。
基于 F8.%G&接口的 $8"仿真器技术
□ 清华同方电子与信息技术研究室 □河 南 科 技 大 学
汪安民 张松灿
摘要 关键词
介绍一种基于 USB2.0接口的 TI公司 DSP仿真器的研制方法。该系统以 USB 控制器 CY7C68013为核 心,通过 ACT8990实现IEEE1149.1协议,实现 PC 机对 DSP片内数据的读写,从而完成仿真功能。该系 统 制 造 简 单 ,成 本 低 。 根 据 本 文 的 方 法 ,DSP 开 发 者 可 以 自 行 研 制 仿 真 器 ,而 不 必 另 外 购 买 。
本文 研 制 的 DSP 仿 真 器 以 美 国 Cypress 公 司 的 USB2.0控制器 CY7C68013为核心,配置实现IEEE1149.1 的JTEG 片内 扫 描 协 议 芯 片,实 现 对 DSP 片 内 数 据 的 读 写和传输等功能。整个系统具有小型化、价格低以及 制 造 简单的特点,该 系 统 可 以 实 现 对 TI公 司 所 有 系 列 DSP 的 仿真,包 括 C54x、C55x、C6x、C24x、C28x、Omap 等。DSP 开发者可以自行按照本文的方法研制仿真器,或者将 系 统 集成到用户的 DSP 开 发 板 上,从 而 避 免 购 买 高 价 的 DSP 仿真器。
图1 CY7C68013的内部结构
1.2 JTEG 扫描芯片 ACT8990
ACT8990是美国 TI公司推出的测试 DSP芯片,它通 过JTEG 接口 扫 描 DSP 片 内 的 数 据 区 和 程 序 区,扫 描 结 果通过其内部的 主 机 模 块 传 输 到 其 他 设 备 上。ACT8990 实际上是实 现IEEE1149.1 的 TBC(TestBusController) 协议,从而实现对 DSP 片 内 空 间 的 访 问。ACT8990 的 内 部结构如图 2 所 示。ACT8990 主 要 由 队 列 管 理 模 块、主 机模块、串行模块、事 件 管 理 器、计 数 器、命 令 管 理 以 及 读 写总线组成。
图3 仿真系统的硬件结构
图3下方的JTEG 接 口 直 接 连 接 到 DSP 的 JTEG 接 口,USB 接口直接连 接 到 计 算 机 的 USB 接 口。 整 个 系 统 的电源 由 计 算 机 的 USB 接 口 提 供,使 用 电 压 转 换 芯 片 TPS7333将5V 电 压 转 换 成 3.3 V 提 供 给 各 个 芯 片。 使 用2片 CBT3125总线驱动芯片,有两 个 作 用:一 是 驱 动 总 线,以适应驱动能力不同的 各 个 系 列 DSP 芯 片;另 外 一 个 作 用是隔离 DSP和 ACT8990,从而保护 ACT8990避免受 到 DSP传输 的 高 电 压 伤 害。 MAX964 是 电 压 比 较 器,实 时检测 JTEG 接 口 的 VCC 信 号,该 信 号 直 接 连 接 到 DSP 的 VCC 上。 一 旦 DSP 上 电,VCC 为 高 电 平,MAX964 检 测 出 该 信 号,并 发 出 中 断 到 CY7C68013;反 之,如 果 工 作 过程中,DSP突然掉 电,MAX964 将 马 上 发 出 掉 电 中 断 到
57 2005.10 Microcontrollers& EmbeddedSystems
微控 制 器 处 理 或 者 直 接 送 到 USB 的 SIE 单 元,然 后 传 输 到 USB 收发器。此外,图1 中 还 包 括 片 内 的 PLL 时 钟 电 路,将外部时钟信号连接到 USB 收发器和8051处理器。
2.1 USB2.0驱动程序
需要编写三个程序来实现 USB 设 备 的 使 用。 一 个 是 负责 USB 接 口 调 用 程 序;另 一 个 是 安 装 USB 的 信 息 文 件,用于对 USB 设 备 的 一 些 说 明;第 三 个 是 设 备 驱 动 程 序,用于对数据的传输。下面对这三个程序分别做一 些 简 单的说明。
主机模块实现 ACT8990 和 外 部 设 备 的 数 据 通 信,本 文使用 CY7C68013作 为 外 部 设 备,两 者 之 间 通 过 数 据 和 地址总线以及必要 的 读、写、中 断 和 准 备 好 等 控 制 信 号 进 行数据通信,此时 ACT8990为从设备。
1.3 系统硬件结构
CY7C68013 独 特 的 架 构 具 有 如 下 特 点 。 ◆ 包括1个智能串行接口引擎(SIE)。它执行所有基 本的 USB 功能,将 嵌 入 的 MCU 解 放 出 来 以 用 于 实 现 其 他 功 能 ,保 证 持 续 高 速 有 效 的 数 据 传 输 。 ◆ 具有4KB 的大 容 量 FIFO 用 于 数 据 缓 冲,当 作 为 从设备时,可采用 Synchronous/AsynchronousFIFO 接口 与主设备(如 ASIC,DSP 等)连 接;当 作 为 主 设 备 时,可 通 过通用可编程接口(GPIF)形 成 任 意 的 控 制 波 形 来 实 现 与 其 他 从 设 备 连 接 ,能 够 轻 易 地 兼 容 绝 大 多 数 总 线 标 准 。 ◆ 固件软配置,可 将 需 要 在 CY7C68013 上 运 行 的 固 件存放在主 机 上,当 USB 设 备 连 上 主 机 后,下 载 到 设 备 上。这样就实现了在不改动硬件的情况下,很方便地 修 改 固件。 ◆ 能够充分实现 USB2.0(2000版)协议,并向下 兼 容 USB1.1 协 议 。 CY7C68013内部结 构 如 图 1 所 示,其 和 外 部 设 备 的 接 口包括I2C 总线、GPIF 接口和 FIFO 接口三种方式。数 据通过这些 接 口 传 输 到 内 部 的 数 据 和 地 址 总 线,由 8051
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CY7C68013,整个系统 将 停 止 工 作,并 将 掉 电 信 息 传 输 到 计算机。
2 系统软件结构
系 统 软 件 从 上 层 到 底 层 包 括 以 下 几 个 部 分 :DSP 的 仿 真软件 CCS 和 USB 接 口 的 连 接;USB 接 口 和 仿 真 器 上 CY68013 的 连 接;CY7C68013 和 ACT8990 的 连 接; ACT8990和 DSP 的 连 接。 在 以 上 4 个 部 分 中,CCS 和 USB 接 口 的 实 现 由 TI公 司 提 供,使 用 TI公 司 提 供 的 通 用 USB 仿 真 器 驱 动 程 序 就 可 以。 USB 接 口 和 CY7C68013 的 连 接 使 用 24C01 实 现,实 际 上 就 是 对 CY7C68013进行配 置,使 得 计 算 机 可 以 识 别 到 仿 真 器 的 USB 设备,从而实 现 CY7C68013 下 载 驱 动 程 序 到 其 内 部 处理器。一旦软 件 下 载 成 功,CY7C68013 就 会 发 出 命 令, 驱动 ACT8990工 作,ACT8990 根 据 IEEE1149.1 协 议 实 现对 DSP的访问。
USB2.0 仿真器 DSP JTEG 芯片 ACT8990
引言
目前,TI公 司 DSP 芯 片 的 应 用 越 来 越 广 泛,DSP 的 仿真器 是 每 一 个 DSP 开 发 者 必 备 的 工 具 之 一。 早 期 的 DSP并口仿真 器 由 于 传 输 速 度 慢,很 难 适 应 开 发 者 的 需 求,而最近 TI公司推出的 PCI560仿真器,由于价格高,而 且使用 PCI接口,使 得 连 接 十 分 不 方 便。 为 此,本 文 介 绍 一种基于 USB2.0 接 口 的 DSP 仿 真 器,其 理 论 上 数 据 传 输速 度 可 以 达 到 448 Mb/s,而 且 USB 接 口 可 以 带 电 插 拨 ,使 用 方 便 。
USB 接 口 调 用 程 序 由 Cypress 提 供,其 提 供 的 CY7C68013开发工 具 包 中 提 供 了 开 发 板 的 源 程 序,而 其 开发板的设计就是基于 GPD 的。这使得开发者 在 示 例 程 序的指引下,能快速地编写出用于通信的应用 软 件。GPD 的设计思想 是 服 务 于 一 般 用 户 的,其 接 口 函 数 具 有 通 用 性。通过 GPD 提供的 接 口 函 数 原 型,可 以 实 现 各 种 USB 操作,包 括 实 现 负 责 USB 设 备 的 请 求 (即 打 开 USB 设 备);负责 USB 的 GPIF 接 口 控 制;通 过 改 变IOCTL(I/O ControlCode)实现各种操作。该程序可以直接使用 TI公 司提供的源程序或者使用任何一家仿真器供应商提供的 源程序。