TMS320C54x與80386EX接口技術

摘要：以TI公司的TMS320C575為例，討論C54x DSP的主機接口與Intel 80386Ex處理器的連接技術，及軟件設計中的注意事項。

關鍵詞：MTS320C54x 主機接口（HPI） 80386EX

現代電子技術的發展方向是嵌入式系統。傳統的嵌入式系統是基于單片機的，而新一代的嵌入式系統將是以IP核（Intellectual Property Kernel知識產權核）模塊為核心，用混合ASIC/MPU/FPGA/DSP生成的硅片直接構成的單片嵌入式產品。在嵌入式系統設計中，特別是智能電子系統以及系統集成設計中，MPU、CPLD/FPGA以及DSP起著重要的核心作用；而以DSP和80x86為核心的電子系統則是一種典型的嵌入式系統。以下討論這兩種處理器的連接技術。

1 主機接口386EX

C54x片內都有一個主機接口（HPI）。HPI是一個并行口，用來與主設備或主處理器接口。外部主機是HPI的主控者，可以通過HPI直接訪問CPU的存儲空間，包括存儲器映像寄存器。

HPI主要由5個部分組成：

*HPI存儲器（DARAM）。HPI的RAM主要用于C54x與主機之間傳送數據，也可以用作通用雙尋址數據RAM或程序RAM。

*HPI地址寄存器（HPIA）。它只能由主機對其直接訪問。寄存器中存放當前尋址HPI存儲單元的地址。

*HPI數據鎖存器（HPID）。它也只能由主機對其直接訪問。如果當前進行的是讀操作，則HPID中存放的是要從HPI在座器中讀出的數據；如果當前進行的是寫操作，則HPID中存放的是將要寫到HPI存儲器的數據。

*HPI控制寄存器（HPIC）。C54x和主機都能對其直接訪問，它映像在C54x數據存儲器地址的002CH處。

*HPI控制邏輯。用于處理HPI與主機之間的接口信號。

HPI有兩種工作方式：

*共用尋址方式（SAM）。這是常用的操作方式。在SAM方式下，主機和C54x都能尋址HPI存儲器，異步工作的主機的尋址可以在HPI內部重新得到同步。如C54x與主機的時候周期發生沖突，則主機具有尋址優先權，C54x等待一個周期。

*僅主機尋址方式（HOM）。在HOM方式下，只能讓主機尋址HPI存儲器，C54x則處于復位狀態或者處在所有內部和外部時鐘都停止工作的IDLE2空閑狀態（最小功耗狀態）。

HPI支持主設備與C54x之間的高速數據傳送。在SAM工作方式，若HPI每5個CLKOUT周期傳送一個字節（即64 Mb/s），那么主機的運行頻率可達（fd·n）/5。其中fd是C54x的CLKOUT頻率；n是主機每進行一次外部尋址的周期數，通常n為4（或3）。若C54x的CLKOUT頻率為40MHz，那么，主機的時鐘頻率可達32（或24）MHz，且不需插入等待周期。而在HOM方式，主機可以更快的速度——每50ns尋址一個字節（即160Mb/s），且與C54x的時鐘速率無關。

Intel 386EX微處理器是一個優化的、用于嵌入式應用的全靜態的32位處理器。其特點是功耗低、工作電壓低，集成了許多通常使用的DOS類型外圍芯片，并且與擁有大量軟件基礎的32位編程結構的Intel 386處理器兼容。

2 主機接口與386EX的連接

圖1為TMS320C57S HPI與80386EX主機連接的接口電路圖。由圖1可見，C54x通過HPI與主設備相連時，除了8位HPI數據總線以及控制信號線外，不需要附加其它的邏輯電路。

C57S HPI是一個8位的并行端口，可以用其將16位字結構的C54x DSP與主機相連，因而主機必須讀/寫兩個連續的8位字節。386EX有一個BS8引腳，可用來指示所連接設備是一個8位的外部設備。當該引腳為低電平時，就可以通過D7：D0讀/寫2個連續的8位字節達到操作16位外設的目的。

從386EX的可尋址空間可以看出，只需兩根地址線（A2、A1）便可尋址到HPI端口：控制寄存器、地址寄存器和數據寄存器。386EX有一個內部譯碼器CS0，可將外部設備譯碼至可尋址范圍。當然，也可將HPI端口映射至386EX的I/O地址空間。

386EX的外部時鐘頻率（CLK2）為50 MHz，內部經2分頻后，CPU頻率可達25MHz(40ns)。386EX的一個讀/寫周期為80ns；而DSP在HOM模式下的運行頻率為2個時鐘周期，SAM模式下為5個時鐘周期。因此，當外部時鐘頻率為80MHz(40MHz/25ns)時，其存取時間分別為50ns和125ns。對于SAM模式，386EX必須使用READY信號來插入一個等待狀態（一個等待周期為40ns）。

3 軟件設計

（1）存取DSP的數據

由于主機接口總是傳送8位數據字節，而HPIC寄存器（通常是主機首先要尋址的寄存器）又是一個16位寄存器，在主機這一邊就可以相同內容的高字節與低字節來管理HPIC寄存器（盡管某些位的尋址受到一定的限制），而在C54x這一邊高位是不用的。

當主機開始存取DSP的數據時，首先要執行以下兩步操作：

*將HPIC寄存器的BOB位置1（高字節與低字節必須相同）。

BOB位為字節選擇位。BOB位置為1，表示第一個字節為低字節。BOB位影響數據和地址的傳送。只有主機可以修改這一位，C54x對它既不能讀也不能寫。

*將地址寫入HPIA寄存器。

此后即可正常存取DSP的數據了。

當DSP處于復位狀態時，HPI自動設置為HOM模式。此時主機可以靈活地控制DSP的復位信號（RS）。如果想使DSP處于省電方式，還應當控制其時鐘信號（圖1中未顯示這些功能）。C54x與主機在同一時鐘周期訪問存儲器時，主機的優先級要高。

（2）HPI自舉加載

如果選擇HPI自舉方式，應將HINT與INT3引腳連在一起。當HINT為低電平時，C54x的中斷標志寄存器（IFR）的相應位（bit2）置位。INT3發出之后，自舉加載程序等待20個機器周期后讀出IFR的相應位（bit2）置位。INT3發出之后，自舉加載程序等待20個機器周期后讀出IFR的bit2。若此位被置位（表示INT3被識別），自舉加載程序就轉換到片內HPI RAM的起始地址——程序空間的8800H，并從這個地址起執行程序。

（3）HPI存儲器

C54x的HPI存儲器是一個2K×16位的DARAM。它在數據存儲空間的地址為1000H～17FFH（這一存儲空間也可以用作程序存儲空間，條件是PMST寄存器的OVLY位被置位）。

從接口的主機方便看，是很容易尋址2K字的HPI存儲器的。由于HPIA寄存器是16位，由它指向2K字空間，因此主機對它尋址是很方便的，地址為0～7FFH。

HPI存儲器地址的自動增量特性，可以用來連續尋址HPI存儲器。在自動增量方式，每進行驪次讀操作，都會使HPIA事后增1；每進行一次寫操作，都會使HPIA事前減1。HPIA寄存器是一個16位寄存器，它的每一位都可以讀出和寫入，盡管尋址2K字的HPI存儲器只要11位最低有效位地址。HPIA的增/減對HPIA寄存器所有16位都會產生影響。