基于TMS320C6000系列HPI接口實現(xiàn)主機與DSP內存的快速數據傳輸

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(tǒng)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(xiàn)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(jié)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(xiàn)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(xiàn)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(tǒng)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(xiàn)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(xiàn)的。HPI接口的訪問主要通過三個專用寄存器來實現(xiàn)，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(xiàn)。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(tài)。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(fā)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(xiàn)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(tài)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(tǒng)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(xù)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(xù)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。

硬件連接

從C6416 HPI寄存器的編址方式可以看出，主機需兩根地址線尋址到HPI接口的控制寄存器、地址寄存器和數據寄存器，因此選擇主機的地址線A3、A2連接C6416 HPI的HCNTL1、HCNTL0。HPI的選通由HCS、HDS1、HDS2三根信號線共同作用，最后的HPI使能信號（STROBE）為HDS1異或HDS2后，再與HCS進行與非運算的結果。若將HPI接口安排在主機的ACE1區(qū)域（即地址范圍0X90000000-0X9FFFFFFF），則直接將主機的片選信號ACE1接到HCS，而將讀寫信號RE、WE分別接到HDS1、HDS2。對于HR/W信號，可以連接到地址線A4，當A4=1時，代表讀操作，反之為寫操作。

若使用HPI16，可以使用主機的地址線A1接HHWIL來完成高低字節(jié)的識別：當A1=0時，表示為第一字節(jié)；A1=1時表示第二字節(jié)。

由于主機的ARDY信號和C6416 HPI接口的HRDY信號邏輯剛好相反，因此要將HRDY信號經過反相后再接ARDY信號。C6416 HPI的HINT信號可以直接連接到主機的EXT_INT7引腳上實現(xiàn)HPI對主機的中斷信號連接。HPI接口信號線中的HAS線直接拉高。

軟件設計

主機必須按照順序進行HPI訪問：

（1）初始化HPI控制（HPIC）寄存器；

（2）初始化HPI控制（HPIA）寄存器；

（3）寫數據到HPI數據（HPID）寄存器或從HPID寄存器讀取數據。

一旦HPI被初始化，主機就可以固定地址模式或自動增加模式對DSP地址進行讀寫訪問，下面以HPI接口地址增加模式寫操作為例來介紹。

實驗結果

HPI的數據傳輸速率可以通過在單位時間內傳輸的數據量來表示，其計算公式如下:

結束語

本文介紹了主機接口HPI的特點，通過實驗得出HPI的數據傳輸速率。該方案靈活簡單，適用于含有HPI接口的DSP應用系統(tǒng)，從而為開發(fā)人員提供了一種全新的數據共享傳輸方案。其特點是通用、高速且不需輔助硬件，具有很好的實際應用前景。

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