基于HPI接口的高速數據傳輸設計

引言

　　DSP芯片能夠大大提高數字信號處理的效率，但在主機與DSP構成的系統中，當DSP與主機間需要大數據量傳輸時，數據傳輸速率就會成為程序運行速度的瓶頸。所以在程序調試過程中，實現主機與DSP之間的快速數據傳輸，不僅可以提高程序運行效率，還可以大大節省調試程序的時間。

　　TMS320C6000系列的HPI(Host Port Interface)接口不僅可以方便主機對DSP的控制，還可以實現主機與DSP內存的快速數據傳輸。這里用雙TMS320C6416(600MHz)來進行實驗，通過HPI接口實現了主DSP（下文中都稱為"主機"）和從DSP的快速數據傳輸，并通過實驗測試了HPI接口的數據傳輸速率。

系統介紹

　　HPI概述

　　HPI(Host-Port Interface)主機接口，是TI高性能DSP上配置的與主機進行通信的片內外設。通過HPI接口，主機可以非常方便地訪問DSP的所有地址空間，從而實現對DSP的控制。

　　TMS320C6416的HPI接口是一個16bit/32bit寬的并行端口。主機(host)對CPU地址空間的訪問是通過EDMA控制器實現的。HPI接口的訪問主要通過三個專用寄存器來實現，它們分別是HPI控制寄存器(HPIC)、HPI地址寄存器(HPIA)和HPI數據寄存器(HPID)。

　　HPI接口信號簡介
　
　　(1) HD[31∶0](數據總線)
　　
　　(2) HCNTL[1∶0](控制HPI訪問類型)

　　如前所述，對HPI的訪問需要通過三個寄存器，即HPI地址寄存器(HPIA)，HPI數據寄存器(HPID)和HPI控制寄存器(HPIC)來實現。HCNTL[1∶0]就是用于選擇這三個寄存器的專用引腳。

　　(3) HHWIL (半字指示選擇)

　　HHWIL指示當前的為第一個或是第二個半字傳輸，但需要注意的是，它并不代表是最高有效的(most significant)還是最低有效的(least significant)，而決定的依據是HPIC中的HWOB位的狀態。在HPI32模式下，不使用此信號。

　　(4) HR/W (讀/寫操作指示)

　　(5) HRDY (輸出準備好)

　　(6) HCS,HDS1,HDS2(選通信號)

　　當HCS有效，并且HDS1和HDS2中僅有一個有效時，內部觸發信號HSTROBE有效。這三個信號的組合邏輯其實就是片選和讀/寫信號構成的組合邏輯，因此，可直接與主機的片選和讀/寫信號相連。

　　(7) HAS (地址輸入選通)

　　(8) HINT(向主機輸出的中斷)

　　HPI接口寄存器簡介

　　如上所述，主機通過HPI接口對DSP的訪問實際上是通過三個寄存器來實現的，下面就針對這三個專用寄存器進行介紹。

　　(1) HPI控制寄存器(HPIC)
　　HPIC中每一位都有特定的功能，在對HPI進行訪問的過程中需要特別注意。簡要介紹一下這些功能位的作用。

　　①HWOB(半字順序位)
　　如果HWOB=1，第一個半字為最低有效；如果HWOB=0，第一個半字為最高有效。HWOB對地址和數據都起作用，如果采用HPI16模式，在訪問數據或者地址寄存器之前，應該首先初始化HWOB位。

　　②DSPINT(主機產生的Processor-to-CPU中斷，用于HPI啟動方式中將DSP內核從復位狀態中喚醒)

　　③HINT(DSP-to-Host中斷，即通過向此位寫入特定值來產生對主機的中斷)
(
　　2) HPI地址寄存器(HPIA)
　　存放32bit數據，指向將要訪問的DSP地址空間中的地址。

　　(3) HPI數據寄存器(HPID)
　　在寫操作中存放將要寫入HPIA所指向地址的數據，在讀操作中為HPIA所指向地址中的數據。

系統設計

　　硬件設計

　　外設選擇
　　在C6416中，一些外設共用某些引腳。其中HPI，GP[15:9]，PCI， EEPROM以及McBSP2共用一組引腳，DSP在復位時通過鎖存PCI_EN及McBSP2_EN引腳的值來選擇使用何種外設。如表１，在本設計中，將這兩個選擇引腳都拉低。

　　數據總線
　　C6416 HPI數據總線具有32個外部引腳HD[31:0]。因此，C6416 HPI支持16位或32位的數據總線。當用16位寬的主機接口時，C6416 HPI稱為HPI16；當用32位寬的主機接口時，C6416 HPI稱為HPI32。C6416 HPI通過復位時的自舉和器件配置引腳(HD5)選擇采用HPI16還是HPI32。

　　HPI16具有16位數據總線，HPI16將兩個連續的16位傳輸組成一個32位數據傳送到CPU。為了和其他C6000器件兼容，無論復位時選擇何種Endian模式，HPI16都使用HD[15：0]作為數據引腳。HPI32具有32位的數據總線，使用該增加的總線寬度，所有傳輸均為一個32位的字傳輸，而不是兩個連續的16位半字。在本設計中采用HPI32總線模式。

　　主機EMIF配置

　　對主機，EMIFA (64位總線)和EMIFB (16位總線)都可以與HPI相連。在HPI16模式下，可以采用EMIFB，在HPI32模式下，可以采用EMIFA。在本設計中，影射EMIFA CE1存儲器空間為主機接口，對CE1空間控制寄存器的設置見表2。