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DSP HPI口与PC104总线接口的FPGA设计方案
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2017-11-06
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摘 要 通过对TI公司TMS320C5000系列DSP HPI总线和PC104总线时序的分析，以VHDL语言为工具，使用Altera的FPGA芯片EP1K50，设计完成PCI04总线和DSP HPI总线之间的通信接口，并在一款以TMS320VC5409DSP为数据采集处理器、研华嵌入式工控主板PCM-5825为系统主板组成的嵌入式数据采集系统申得到了运用；给出与整个接口设计相关的VHDL源代码和在PCM-5825上验证接口设计的X86汇编语言程序。
关键词 DSP HPI PC104总线 FPGA VHDL源代码
在一款嵌入式数据采集系统的设计中，采用TMS320VC5409 DSP作为对多路信号的采集与预处理，处理后的数据送至12.7 Cm（5in）的工控计算机中进行分析与保存。因为工控机的总线为PC104，因此需要设计PC104与DSP之间的通信接口。系统中以Altera公司的一片FPGA芯片EPlK50来对该接口和数据采集过程中的逻辑控制与FIFO进行设计。下面主要阐述该通信接口的设计。
1 DSP的HP0接口
TMS320VC5409 DSP的HPI是一个8位的并行接口，主要用来与主设备或主处理器接口。DSP内部有一定数量的双访问RAM，除了DSP本身可以访问该RAM区域外，主机也可以通过HPI口实现对双访问RAM的访问，从而实现主机与DSP的通信。
HPI接口通过HPI控制寄存器HPIC、地址寄存器HPIA、数据寄存器HPID等3个HPI寄存器进行控制和实现数据传输。这3个寄存器都是16位的，因此主机访问这些寄存器时需要分两次操作才能完成。
HPIC只有4位用于控制HPI的操作，这4位分别位于高字节和低字节的低4位，并规定HPIC的高低字节必须相同：
Bit0／8（BOB）一一用于字节顺序控制，BOB=1表示第1个字节为低字节，否则第1个字节为高字节；
Bitl／9（SMOD）一一访问模式控制，SMOD=l表示共享访问模式（SAM），否则为主机访问模式（HOM）；
Bit2／10（DSPINT）一一主机通过将该位写l来向DSP发送1次HPI中断；
Bit3／11（H1NT）一一DSP通过向该位置l，使外部引脚HINT产生一个低电子作为给主机的中断，中断的清除必须由主机向该位写l来清除。
HPID是数据寄存器，主机通过读写该寄存器来实现对共享RAM的读写，RAM的地址则由HPIA地址寄存器的内容来决定。因此，主机对DSP的访问过程是，先往HPI地址寄存器HPIA写入欲访问的地址，然后再对数据寄存器HPID进行读或写访问。
HPI接口信号包括：
HAS一一输入，地址锁存信号，可连接到高电平；
HBIL一一输入，字节识别信号，用来识别传输的是高电平还是低电平；
HCNTL［1..0］一一输入，HPI寄存器的访问地址信号，主机用来选择访问的HPI寄存器。如表l所列；
HCS一一输入，HPI片选信号，低电平有效；
HD［7..0］一一双向三态数据总线；
HDS1/HDS2一一数据输入选通信号，可将其中一个接低电平，另一个接逻辑控制；
HINT一一输出，给主机的中断信号，由HPIC寄存器的HINT位控制；
HRDY一一输出，HPI准备好，高电子有效；
HR／W一一输入，读写控制信号，高电子表示主机进行读操作，低电子表示主机进行写操作。
HPI的访问时序如图l所示。如前所述，访问寄存器时需要分两次操作才能完成。
关键词 DSP HPI PC104总线 FPGA VHDL源代码
在一款嵌入式数据采集系统的设计中，采用TMS320VC5409 DSP作为对多路信号的采集与预处理，处理后的数据送至12.7 Cm（5in）的工控计算机中进行分析与保存。因为工控机的总线为PC104，因此需要设计PC104与DSP之间的通信接口。系统中以Altera公司的一片FPGA芯片EPlK50来对该接口和数据采集过程中的逻辑控制与FIFO进行设计。下面主要阐述该通信接口的设计。
1 DSP的HP0接口
TMS320VC5409 DSP的HPI是一个8位的并行接口，主要用来与主设备或主处理器接口。DSP内部有一定数量的双访问RAM，除了DSP本身可以访问该RAM区域外，主机也可以通过HPI口实现对双访问RAM的访问，从而实现主机与DSP的通信。
HPI接口通过HPI控制寄存器HPIC、地址寄存器HPIA、数据寄存器HPID等3个HPI寄存器进行控制和实现数据传输。这3个寄存器都是16位的，因此主机访问这些寄存器时需要分两次操作才能完成。
HPIC只有4位用于控制HPI的操作，这4位分别位于高字节和低字节的低4位，并规定HPIC的高低字节必须相同：
Bit0／8（BOB）一一用于字节顺序控制，BOB=1表示第1个字节为低字节，否则第1个字节为高字节；
Bitl／9（SMOD）一一访问模式控制，SMOD=l表示共享访问模式（SAM），否则为主机访问模式（HOM）；
Bit2／10（DSPINT）一一主机通过将该位写l来向DSP发送1次HPI中断；
Bit3／11（H1NT）一一DSP通过向该位置l，使外部引脚HINT产生一个低电子作为给主机的中断，中断的清除必须由主机向该位写l来清除。
HPID是数据寄存器，主机通过读写该寄存器来实现对共享RAM的读写，RAM的地址则由HPIA地址寄存器的内容来决定。因此，主机对DSP的访问过程是，先往HPI地址寄存器HPIA写入欲访问的地址，然后再对数据寄存器HPID进行读或写访问。
HPI接口信号包括：
HAS一一输入，地址锁存信号，可连接到高电平；
HBIL一一输入，字节识别信号，用来识别传输的是高电平还是低电平；
HCNTL［1..0］一一输入，HPI寄存器的访问地址信号，主机用来选择访问的HPI寄存器。如表l所列；
HCS一一输入，HPI片选信号，低电平有效；
HD［7..0］一一双向三态数据总线；
HDS1/HDS2一一数据输入选通信号，可将其中一个接低电平，另一个接逻辑控制；
HINT一一输出，给主机的中断信号，由HPIC寄存器的HINT位控制；
HRDY一一输出，HPI准备好，高电子有效；
HR／W一一输入，读写控制信号，高电子表示主机进行读操作，低电子表示主机进行写操作。
HPI的访问时序如图l所示。如前所述，访问寄存器时需要分两次操作才能完成。
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