PC/104总线与TMS320VC5402 HPI口通信的解决方案
摘要：介绍了TI公司信号处理芯片TMS320VC5402 HPI（主机接口）的结构及主要特点，提出了HPI接口与PC/104总线进行通信连接的设计方案。该方案充分利用DSP的HPI接口功能，实现了主机实时读/写DSP任意片内存储单元的内容。TMS320VC5402（以下简称C5402）是德州仪器公司（TI）推出的性价比极高的定点数字信号处理器（DSP）。采用改进的Harvard处理结构和指令流水线操作，计算处理速度很高（100MIPS），指令周期可达10ns；片内提供16K字的RAM，用作程序和数据存储，其最大可扩展寻址空间为1M字；主机接口（HPI）是具有强大功能的智能外设，提供了DSP和外部处理器的通信接口。掌握HPI的原理和使用方法，可以使硬件的设计更加简单灵活。DSP在通过HPI口和主机通信的过程中完全没有软件和硬件开销，由DSP自身的硬件协调冲突，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，由主机访问HPI的地址和数据寄存器便可完成对DSP片内存储器的读/写。
本文立足于实验经验，以TMS320VC5402与PC/104总线为例，介绍基于HPI口的硬件接口及软件实现。
1 TMS320VC5402 HPI口简介
主机接口HPI（Host Port Interface）是TMS320C5000系列定点芯片内部具有的一种接口部件，主要用于DSP与其它总线或CPU进行连接。TI的C54xx系列都提供了8位或16位的增强型HPI接口，在此以C5402增强型8位HPI接口为例进行详细介绍。
C5402的HPI口由一个8位数据总线和用于设备和控制接口的控制信号线组成，HPI接口通过HPI控制寄存器HPIC、地址寄存器HPIA、数据寄存器HPID和HPI内存块，实现与主机之间的通信。其主要特点在于接口所需外围硬件很少，很容易与各种主机相连，且仅需要很少甚至不需要外加接口逻辑。引脚功能如表1所示。
表1 HPI引脚的名称及功能
当不传送数据（/HSC或/HDSx=1）或EMU1//OFF=0（切断所有输出）时，HD7（MSB）～HD0（LSB）均处于高阻态。/HAS地址锁存使能（ALE）或地址选通输入信号引脚，不用则接高电平I地址选通输入信号。如果主机的地址和数据是一条多路总线，则/HAS连到主机的ALE引脚；如果主机的地址和数据是分开的，就将/HAS接高电平。/HCS地址或控制线I片选信号。作为HPI的使能输入，主机在对HPI访问时信号/HCS要保持低电平。HBIL地址或控制线I字节输入识别信号。HBIL为低时读/写第一个字节，为高时读/写第二个字节。HBIL和HPI控制寄存器（HPIC）中的BOB位配合使用。HCNTL0/1地址或控制线I主机控制信号。选择主机所访问的是哪个寄存器：地址寄存器HPIA、数据寄存器HPID、控制寄存器HPIC。/HDS1/2读/写、数据选通输入信号引脚I数据选通输入。在主机访问期间控制HPI数据的传输。/HINT主机中断输入O/Z主机中断输入。由控制寄存器HPIC中的HINT位控制。当C54x复位时为高电平，EMU1//OFF低电平时为高阻态。HRDY异步准备好信号引脚O/ZHPI接口准备好信号输出。HRDY为高说明HPI准备好数据传送（主机可进行数据传输），为低表示HPI接口忙（主机不可传输数据），正在进行上次传输的内部操作。HR//W读写选通信号引脚或地址线I读/写选通信号输入端。在主机访问期间控制数据的传输方向。高电平表示主机读HPI，低电平表示写HPI。HPIENAVDDIHPI模块选择输入。信号必须和VDD联系起来，保证选择HPI。如果输入为开或接地，HPI模块将不会被选择。
HPI是8位的数据总线接口，由于C5402是16位的，所以与主机通信的数据都是由两个连续的`字节组成，并且由HBIL引脚指示正在传输的是第一个还是第二个字节。主机使用HCNTL0/1指定所访问的是HPI控制寄存器HPIC或HPI数据寄存器HPID或HPI地址寄存器HPIA，也可以用地址自动增加的方式访问数据寄存器HPID，具体方式如表2所示。