PCI總線高速數據傳輸設計方案分析

TMS320C6713是ＴＩ公司在TMS320C6711的基礎上推出的Ｃ６０００系列新一代浮點DSP芯片，它是目前為止Ｃ６０００系列DSP芯片中性能最高的一種。TMS320C6713可在２５５ＭＨｚ的時鐘頻率下實現１８００ＭＩＰＳ／１３５０ＭＦＬＯＰＳ的定點和浮點運算，因而可極大地滿足通信、雷達、數字電視等高科技領域對信號處理實時性的要求。同時其主機口（HPI）可靈活地和ＰＣＩ總線控制器相連接。而ＰＣ機則可通過ＰＣＩ總線控制器直接訪問TMS320C6713的存儲空間和外圍設備，從而實現ＰＣ機與TMS320C6713之間的高速數據傳輸。
　　在TMS320C6713 DSP與ＰＣ機實現高速數據傳輸的方案中，可選用ＰＬＸ公司的PCI9052作為兩者之間的接口；同時選用ＰＬＸ公司的ＮＭ９３ＣＳ４６作為加載PCI9052配置信息的串行ＥＥＰＲＯＭ；而用ＴＩ公司的SN74CBTD3384作為 PCI9052與TMS320C6713HPI之間的電平轉換芯片。
　?。薄MS320C6713的HPI簡介
　　
　?。保?TMS320C6713 HPI的接口信號
　　TMS320C6713的HPI是一個１６位寬的并行端口。主機（上位機）掌管著該端口的主控權，可通過HPI直接訪問TMS320C6713的存儲空間和外圍設備。表１給出了TMS320C6713HPI接口信號的基本特征。下面對它們的具體工作方式進行說明：
　?。龋模郏保担海埃荩嚎梢杂米鲾祿偷刂返墓灿每偩€，通過ＨＤ［１５：０］傳送的數據包括控制寄存器的設置值、初始化的訪問地址以及要傳輸的數據。
　　ＨＣＮＴＬ［１：０］：用于控制當前訪問的是HPI的哪一個寄存器，該信號同時還提供了一個對HPI數據寄存器（HPIＤ）進行地址自增的訪問方式。在該方式下，主機會連續(xù)地訪問一個線性存儲區(qū)域，而無需反復向HPIＡ寫入需要的地址。表２給出了ＨＣＮＴＬ［１：０］控制信號的功能。
　?。龋龋祝桑绦盘枺河糜诒砻鞑^(qū)分ＨＤ［１５：０］上傳輸的是３２位數據中的高１６位還是低１６位。由于TMS320C6713芯片結構決定了它與主機間所有的數據交換都是３２位，而HPI端口為１６位，所以每次數據訪問都需要進行兩次存取，而由HPI自動將ＨＤ［１５：０］上連續(xù)的兩個１６位數據合成３２位，當然，也可以用其進行反向分解。
　?。龋粒有盘枺河糜趶陀玫刂窋祿偩€的主機。它可使ＨＣＮＴＬ、ＨＨＷＩＬ和ＨＲ／Ｗ信號在一個存取周期中快速地實現狀態(tài)轉換。對于地址數據復用的總線來說，也可以為數據／地址的切換留出更多的時間。
　?。龋茫?、ＨＤＳ１和ＨＤＳ２信號：這三種信號可在片內組合為一個低有效的ＨＳＴＲＯＢＥ信號，如圖１所示。其作用是，在讀取時，在ＨＳＴＲＯＢＥ信號的下降沿鎖存輸入的HPI控制信號，包括ＨＨＷＩＬ、ＨＲ／Ｗ和ＨＣ-ＮＴＬ［１：０］；而在寫入時，其下降沿和讀取時作用相同，其上升沿則鎖存寫入的數據。
　　ＨＲＤＹ信號：用于表明HPI是否已準備好傳輸數據，其作用是在接口時序上插入等待狀態(tài)。如果前一次HPI的訪問尚未完成，那么當前訪問的第一個半字的存取需要等待，此時，HPI會置ＨＲＤＹ信號為高。
　　表1 HPI接口信號描述
　　信 號 管 腳 號 管 腳 數 信 號 功 能
　　HD［15:1］ 從低到高依次為147、152、155、154、156、159、161、164、165、166、167、168、172、173、174 16 數據/地址總線
　　HCNTL［1:0］ 從低到高依次是146、144 2 HPI訪問類型控制
　　HHWIL 139 1 確認半字（16位）輸入
　　HAS 135 1 對復用地址數據總線的主機區(qū)分地址和數據
　　HR/W 143 1 讀/寫選擇
　　HCS 145 1 輸入數據選通
　　HDS1/HDS2 從低到高依次是152、151 2 輸入數據選通
　　HRDY 140 1 訪問HPI狀態(tài)準備好
　　HINT 139 1 向主機發(fā)出的中斷信號
　　表2 HCNTL［1:0］控制信號的功能
　　HCNTL1 HCNTL0 功 能
　　0 0 主機可以對HPI的控制寄存器HPIC進行讀寫
　　0 1 主機可以對HPI地址寄存器HPIA的進行讀寫
　　1 0 主機可以對HPID的數據寄存器進行讀寫操作，此時HPIA采用以字為單位的地址自增方式
　　1 1 主機可以對HPID的數據寄存器進行讀寫操作，但此時HPIA不受影響
　　１．２ TMS320C6713 HPI的控制寄存器
　　在TMS320C6713 HPI中，可利用三個寄存器來完成主設備和ＣＰＵ的通信，它們是HPI數據寄存器（HPIＤ）、HPI地址寄存器（HPIＡ）和HPI控制寄存器（HPIＣ）。主機可對這三個寄存器進行讀寫，而ＣＰＵ只能對HPIＣ進行訪問。HPIＤ中存放的是主機從存儲空間中讀取的數據，或者是主機向TMS320C6713的存儲空間中寫入的數據。HPIＡ中存放的是主機訪問TMS320C6713存儲空間的地址，其最低兩位固定為零。HPIＣ中存放的是TMS320C6713的控制信息，其高１６位和低１６位內容相同。
　　主機對HPI進行訪問的次序為：初始化HPIＣ、初始化HPIＡ、從HPIＤ寄存器中讀取或向其寫入數據。在初始化HPIＣ時，ＨＷＯＢ位的設置是關鍵，它決定著高１６位與低１６位的傳輸次序。
　　２ PCI9052與TMS320C6713HPI的接口
　　PCI9052是ＰＬＸ公司繼PCI9050之后推出的用于低成本適配器的總線目標接口芯片。它支持ＰＣＩ２．１協議規(guī)范，在３３ＭＨｚ的總線時鐘頻率下，其峰值傳輸速度可達１３２ＭＢ／ｓ，因而可大大改善數據傳輸中的瓶頸問題。同時它還具有方便靈活的開發(fā)特點，正是這些特點使其在ＰＣＩ從模式接口卡的設計中得到了廣泛的應用。