基于TMS320C54x的HPI接口技术应用的研究

基于ＴＭＳ３２０Ｃ５４ｘ的ＨＰＩ接口技术应用的研究

作者：张 辛 魏金成

来源：《现代电子技术》2008年第16期

摘 要：主机接口（HPI）是德州仪器公司的定点DSP处理器TMS320C54x上配置的与主机进行通信的8位并行接口。它可以实现与主机之间并行、高速的数据交换，构成多机系统。首先介绍HPI的基本原理和基本功能，其次以TMS320C5410与ADuc848的多机系统为实例，介绍了HPI在多机系统中的应用，硬件、软件要求以及HPI在多机系统中的优越性。以单片机ADuc848和TMS320C5410多机系统为例，从多个方面论述了增强型HPI8主机接口在多机系统的设计中所具有的优点：接口外围电路简单，几乎不需要附加任何逻辑电路，高速的数据传输，软件设计简单，通信可靠等。给出了硬件设计的原理图和软件设计框架，并且通过实际测试表明该系统设计方案运行可靠。

关键词：DSP;多机系统;主机接口;ADuc848

中图分类号：TP368.1 文献标识码：A 文章编号：1004373X(2008)1604803

Research and Application of HPI Interface Technique Based on TMS320C54x ZHANG Xin.1,WEI Jincheng.2

(1.Chengdu Changtong Railway Technology Exploitation

Co.Ltd.,Chengdu,610100,China;2.Xihua University,Chengdu,610039,China)

Abstract：The Host Port Interface（HPI）is a 8bit parallel port used to interface a host processor or device to the Texas Instruments (TI) fixedpoint Digital Signal Processor (DSP)

TMS320C54x.The HPI enables the doubleprocessor system(between DSP and Host microcontrollers) to process highspeed and parallel data exchange.In the paper,the structure and principle of HPI are introduced in detail,then taking TMS320C5410 and ADuc848 doubleprocessor system as example,it introduces the HPI′s software,hardware application and superiority in doubleprocessor system.Taking the SCM ADuc848 and the TMS320C5410 doubleprocessor system as example，the advantages of HPI8 design in doubleprocessor system from several aspects are discussed:the peripheral circuit of the interface is simple which hardly needs any additional logic circuit,high speed data transmission,simple software design,credible communications etc.The principle diagram of the hardware design and the

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frame of the software design are given in the paper,and the credibility of the system design is proved through actual test.

Keywords：DSP;doubleprocessor system;host port interface;ADuc848 1 引 言

DSP作为一种先进的可编程处理器，近几年来应用及其广泛。其中，TMS320C54x是TI公司推出的定点系列数字信号处理芯片，它具有运算速度快，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。TMS320C5410是TMS320C54x系列中的一款16位的定点DSP，它具有先进的多总线结构，3条16位数据存储器总线和1条程序存储器总线；数据/程序寻址空间为8 M×16 b，内置16 k×16 b的ROM,8 k×16 b的DRAM和56 k×16 b的SRAM；3个多通道缓冲串行口，1个8位并行与处理器通信的增强型HPI口，1个16位定时器以及6通道DMA控制器；低功耗，适合电池供电设备等特点。

TMS320C5410内部提供了增强型的8位HPI主机接口，用来与主设备或者主处理器接口，在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，具有这些优点，HPI在多机通信中的应用已经越来越广泛了，例如目前的GSM类型手机的设计中，都是通过HPI来协调DSP与主机之间的工作。文中将详细讲述HPI在TMS320C5410和ADuc848多机系统中的应用方案。

2 增强型HPI8原理和结构

增强型HPI8是DSP用于与主机进行双向数据通信的8位并行接口。外部主机是HPI的主控者，它可以通过HPI直接访问C5410所有的内部存储空间，包括存储器映像寄存器。 增强型HPI8主要由5个部分组成，结构图如图1所示：

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（1） HPI存储器。HPI存储器主要用于C54x与主机之间传送数据，并且增强型HPI8可以寻址DSP片内所有RAM地址空间。

（2） HPI地址寄存器（HPIA）。它只能由主机对其进行访问。寄存器中存放当前寻址HPI存储单片的地址。并且HPIA地址寄存器有2种工作模式：Ⅰ单地址访问：只针对一个RAM地址空间的访问，在访问过程中，HPIA寄存器数据不变。Ⅱ循环地址访问：主机在读取存器数据过程中，每次读后HPIA加1，每次写前HPIA加1。

（3） HPI数据锁存器（HPID）。它也只能由主机对它直接访问，如果当前进行的是读操作。则HPID中存放的是要从HPI存储器中读出的数据；如果当前进行的是写操作，则HPID存放的是要写到HPI存储器的数据。

（4） HPI控制寄存器（HPIC）。C54x和主机都能对它直接访问，它映像在C54x数据存储器的地址为002Ch。

（5） HPI控制逻辑，用于处理HPI与主机之间的接口信号。

当C54x与主机进行信息交换时，HPI是主机的一个外围设备。HPI的外部数据线是8根HD（7~0），在传送数据时，HPI能自动的将外部接口传来的连续的8位数组合成16位数后传给C54x。HPI8的采样选通信号由HAS1，HAS2和HCS的组合逻辑来组成。在实际应用中，可以把其中的2个引脚接固定电平，则选通信号只用一个引脚来控制。

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3 接口的硬件电路设计

硬件电路设计图如图2所示。

本文中选用C54x系列的C5410，主机选用AD公司的ADuc848，该芯片具有与8052兼容的内核，最大的工作频率可以达到12.58 MHz，单周期指令，11个中断源，2个优先级，双数据指针，扩展的11位堆栈指针，64 kB闪速/电可擦除程序存储器，4 kB闪速/电可擦除数据存储器，2 304 B的用户RAM，同时可以外扩多达16 MB的数据存储器。并且外部接口资源非常丰富，有UART,PWM,I.2C和SPI等外部通信接口。在该系统中，不仅可以充分发挥C5410的高速运算功能，同时也可以利用ADuc848的丰富的接口和控制功能，通过ADuc848扩展LCD的显示功能、与PC的通信功能、键盘控制和一些外部的扩张功能等。

通过HPI8实现C5410和ADuc848的协调工作，接口电路中使用ADuc848的2个通用I/O口P0和P2，HPI的8位数据线与P0口相连，P2_2和P2_3连接输入控制信号HCNTL0和

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HCNTL1以实现对HPI寄存器的访问。P2_4连接到字节识别信号HBIL，P2_0连接到数据准备信号HRDY，P2_5连接到读写控制信号HRW，外部中断INT0连接到HPI的中断信号HINT，P2_1连接到数据选通信号HDS1，其中HCS和HDS2分别接地和电源，所以当HRW=1，HDS1=0时ADuc848从C5410中读数据，同样当HRW=0，HDS1=0时ADuc848向C5410中写数据。在HPI8的访问速度方面可以采用下面的公式：Fh=(Fd×n)/5 其中Fh为HPI的访问速度；Fd为CLKOUT输出频率；n为8。

所以当C5410的主频达到100 MIPS的时候，HPI8的访问速度可以达到160 Mb/s。兼具接口电路简单、通信可靠和支持高速访问等优点，HPI在多机系统中应用已经非常广泛的。

4 软件系统设计

多机通信的握手方式由HPI的硬件实现，因此在软件设计方面相对容易，主要是对HPI的3个寄存器进行操作，基本的步骤是：首先初始化HPIC控制寄存器，其次将要读取的数据的地址写入HPID，最后采用单字节或者循环读取方式访问HPID数据寄存器。 主机程序的流程图如图3所示：

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当主机通过HPI访问C54x之前，必须首先初始化HPIC和HPIA寄存器，确定字节控制BOB位和访问RAM的地址，然后访问HPID寄存器，获取数据，然后通过置位DSPINT，触发C54x的HPI中断执行相关程序。同时当C54x需要主机读取新数据时，只需要置位HINT，

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就可以触发主机的外部中断，完成数据的更新。主机和C54x是通过相互中断的硬件方式实现彼此协调的工作，所以在软件设计方面相对简单并且通信的可靠性也大大增加。

5 电路设计中应注意以下几个问题

（1） C54x与单片机的电平是不是兼容的，信号进入DSP之前必须进行电平转换，否则有可能损坏DSP。

（2） HAS为下降沿有效，而HCS为上升沿有效。

（3） 在数据传送以前，必须注意HPIC中的BOB位和HBIL脚的设置，否则数据传送过程中会出现不可预期的错误。

（4） HCNTL0，HCNTL1两脚用于区分HPIA，HPID及HPIC三者的地址。

参 考 文 献

［1］TMS320C54x DSP Reference Set Volume 1:CPU and Peripherals Texas Instrument 1999. ［2］TMS320C54x DSP Reference Set Vounme5:Enhanced Peripherals Texas Instrument 1999. ［3］张雄伟，陈亮，徐光辉.DSP集成开发与应用实例［M］.北京：电子工业出版社，2002.

［4］周国辉，王晓东.AVR和TMS320VC5402的HPI接口通信设计［J］.微计算机信息,2005,21（12z）:6062.

作者简介 张 辛 男，1981年出生，硕士。主要从事计算机应用方面的研究。