📄 54xdsp与计算机并口通讯.mht
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<title>广东电子商贸网技术频道——www.guangdongdz.com</title>
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<span class="main1">
<div align="center"><center>
</center></div>
<p align="left"> </p>
<div align="center"><center>
<table border="0" cellPadding="0" cellSpacing="0" width="794" height="82">
<tbody>
<tr>
<td align="middle" vAlign="top" width="116" height="64" bgcolor="#FDFEF1"><p align="left"><font
color="#800000"><br>
</font>
<span class="main1">
<br>
<br>
</span>
<font
color="#800000"><table
border="0" cellPadding="0" cellSpacing="0" width="100%">
<tbody>
<tr>
<td><span class="main1">作者：天津大学 邵 蔚
吴开杰 李 刚
来源：《单片机与嵌入式系统应用》</span></span> </td>
</tr>
<tr>
<td><p align="center"><span class="main1"><br>
<b><font color="#0000A0" lang="ZH-CN" face="宋体"><span style="mso-bidi-font-size: 12.0pt; font-family: 宋体; mso-ascii-font-family: Times New Roman; mso-hansi-font-family: Times New Roman; mso-bidi-font-family: Times New Roman; mso-font-kerning: 1.0pt; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: ZH-CN; mso-bidi-language: AR-SA" class="main1">'54x系列DSP与计算机并口通信的设计方案</span></font></b></span></p>
<span class="main1">
<hr align="center" SIZE="1" width="520">
<p class="MsoNormal"><span style="font-family:宋体;mso-ascii-font-family:"Times New Roman";
mso-hansi-font-family:"Times New Roman""> <b>摘要：</b></span>数字信号微处理器与计算机之间的数据通信越来越受到重视。本文主要介绍TI公司'54x系列DSP通过主接口（HPI）与计算机并口进行通信的简易设计方案。该方案以简单的电路设计实现了稳定的数据传输，并具有较高的通信速度。</p>
<p class="MsoNormal">
<span style="font-family:宋体;mso-ascii-font-family:"Times New Roman";
mso-hansi-font-family:"Times New Roman""> <b>关键词：</b></span>DSP
TMS320VC5410 主机接口（HPI）</p>
<p style="text-indent: 30">数字信号微处理器（DSP）是近十几年来兴起的一项新技术。DSP以其速率快、功能强的特点，逐渐进入传统单片机所占据的工业和消费领域。TMS320C54x（简称为'54x）是德州仪器公司（TI
Inc.）继TMS320C1x、TMS320C2x、TMS320C5x之后推出的新一代高性能DSP芯片。该系列芯片具有低功耗、高性能、性能价格比高等优点，广泛应用于图像处理、语音处理、仪器仪表、通信、多媒体及军事等领域。</p>
<p style="text-indent: 30">在众多以PC机为终端的数据采集和控制系统中，由于通信协议的严格性导致外围的微处理器除需完成数据采集、控制等工作外，还需要担负起与PC主机通信、传递数据等任务。这种负担在高速的数据采集中显得就更为突出。解决的方法多数是增加专用于主机通信的器件。'54x由于集成了众多强大的功能，不仅可以实现高速数据采集和控制，几乎还可以完成不增加负担地与主机进行通信。<b><br>
<img border="0" src="cid:000101c6557d$317933dc$_CDOSYS2.0" hspace="15" vspace="10" width="530" height="316"><br>
1 '54x的主要特点</b></p>
<p style="text-indent: 30">以高速、低功耗为特征的'54x系列采用了先进的改进型哈佛结构，具有分离的数据总线和程序总线，片内集成了ROM、RAM和多个外设，如通用I/O口、定时器、时钟发生器、软件可编程等待状态发生器、可编程块切换逻辑、串行口、直接存储器存取控制器（DMA）和与外部处理器通信用的主机接口（HPI，Host
Port Interface）。</p>
<p style="text-indent: 0"><b>2 '54x的主机接口（HPI）</b></p>
<p style="text-indent: 30">'54x中的主机接口（HPI）主要有三种：标准8位HPI-8接口、增强型8位HPI-8接口和16位HPI-16接口。其中'542～'549内含标准型HPI-8，'5402、'5410内含增强型HPI-8，'5410以上为HPI-16；而'5409、'5416的HPI可以由用户设置为增强型HPI-8或HPI-16、增强型比标准型更优越之处主要在于，增强型允许主机访问DSP内部的所有片内RAM，而标准型只能访问RAM区中指定的2K字。</p>
<p style="text-indent: 30">以TMS320VC5410（简称为'5410）包含的增强型HPI-8接口为例，它与外部主机或微处理器的连接如图1所示，其具有单独的8根数据线HD0～HD7和10根控制线。控制信号的时序逻辑如图2所示。主机主动通过HPI口访问DSP，除了对主机发中断（通过置HPIC寄存器的HINT位，可以使HINT线有效）或清除主机发来的中断（通过清HPIC寄存器的DSPINT标志）需要DSP干涉外，'5410的CPU几乎不用进行其他操作，片内的DMA通道会自动辅助完成RAM区和HPI数据寄存器的数据传输。主机由HCNTL0/1线来确定选择HPI的某个控制寄存器，如表1所列。通过对这4个寄存器的访问，就可以在所设安全机制的允许范围下读/写DSP的所有或部分片内RAM。<br>
<br>
<b>表1 HCNTL0/1的选择功能描述</b></p>
<table border="1" width="100%" bordercolorlight="#000000" bordercolordark="#FFFFFF">
<tr class="main">
<td width="18%" align="center">HCNTL1</td>
<td width="20%" align="center">HCNTL0</td>
<td width="62%" align="center">描 述</td>
</tr>
<tr class="main">
<td width="18%" align="center">0</td>
<td width="20%" align="center">0</td>
<td width="62%">主机读/写HPI控制寄存器--HPIC</td>
</tr>
<tr class="main">
<td width="18%" align="center">0</td>
<td width="20%" align="center">1</td>
<td width="62%">主机以地址自动增的模式读/写HPI数据锁存器--HPID。若为读操作，则HPI地址寄存器HPIA每次自动读后增一单元；若为写操作，则HPIA自动写增1</td>
</tr>
<tr class="main">
<td width="18%" align="center">1</td>
<td width="20%" align="center">0</td>
<td width="62%">主机读/写HPI地址寄存器--HPIA，该地址指向'54x的片内RAM地址</td>
</tr>
<tr class="main">
<td width="18%" align="center">1</td>
<td width="20%" align="center">1</td>
<td width="62%">主机读/写HPI数据锁顾器--HPID，HPIA不变</td>
</tr>
</table>
<p style="text-indent: 30">由于DSP最小的存储单位是字（16位），因此对于HPI-8，每个的传递必须要有2个传递周期才能完成。HBLL信号用于区分传递的字节是当前字的第一字节还是第二字节。通过设置HPIC寄存器的BOB位，可以决定第一字节是这个字的高字节还是低字节。</p>
<p style="text-indent: 30">通过HPI实现程序下载属于'5410程序加载的五种途径之一。在需要与主机连接的应用设计中，采用HPI程序加载方式可以使电路设计简化，省去外部并行或串行的ROM或FLASH程序存储器。</p>
<p style="text-indent: 0"><b>3 增强型HPI-8与主机并口的连接</b></p>
<p style="text-indent: 30">'5410具有C54x系列的大部分特点，它包括3个多通道缓冲串口（McBSP）六通道DMA、8位增强型主机接口HPI-8、增强型外部并行接口（XIO2）、16K字的片内ROM、56K字的片内RAM等，可以说是一个功能强大的微处理器。</p>
<p style="text-indent: 30">在实现DSP与计算机主机的并口通信时，将主机并口的工作模式设置在扩展功能（ECP）模式下，在通信速率要求不高的场合，可以将其设置为PS/2模式。PS/2模式是在SPP基础上扩展的双向传输模式，以字节为单位读/写数据。<br>
<img border="0" src="cid:000201c6557d$317933dc$_CDOSYS2.0" hspace="20" vspace="10" width="520" height="320"><br>
</span>
<span class="main1">
在一些DSP与主机并口通信的设计中，采用了CPLD来产生接口时序，这种方式除了加大电路成本外，还给设计增加了复杂度。事实上，利用几个简单的逻辑门就可以实现DSP与主机的并口通信。</p>
<p style="text-indent: 30">对于DB25的主机并口线，Data0～Data7作为双作为HDS1控制信号，AudoFd、SelechIn分别作为HCNTL0/1信号。Init作为HR/W控制信号。HBIL信号由Strobe信号触发J-K触发器翻转。考虑到HPI的程序加载功能，利用J-K触发器将SelectIn和AutoFd信号逻辑组合得到对DSP的RESET复位控制。另外，'5410的I/O口线为3.3V
CMOS电压，而并口则通常为5 V TTL电压。因此，为达到电平匹配，在两级之间增加了电压转换的缓冲器SN74LVC245。具体电路设计如图5所示。</p>
<p style="text-indent: 30">HCNTL0/1的状态变化规则如图4所示。可以看出，只有当HCNTL1为1，HCNTL0由0变1时，才会触发复位状态的翻转。所以，当需要从寄存器HPIA切换到非增HPID时，为避免触发复位状态翻转，HCNTL1/HCNTL0应以10-00-01-10的方式进行转换。</p>
<p style="text-indent: 0"><b>4 程序设计</b></p>
<p style="text-indent: 30">4.1 主机程序</p>
<p style="text-indent: 30">主机程序主要完成HPI寄存器的选择、时序的构建和数据读/写等。限于篇幅，此处只列举主机读DSP片内RAM存储区的时序构建及其与DSP间的通信握手。其中，p_DATA、p_STATUS、p_CONTROL分别代表LPT1的数据寄存器、状态寄存器和控制寄存器。ECP扩展控制寄存器ECR的bit7～5设置为'001'。HPI的HPIC寄存器BOB位设置为'0'（第一字节为高字节）。</p>
<p style="text-indent: 30">/*读/写HPI寄存器，读/写的'字'存放在*data和*（data+）,</p>
<p style="text-indent: 30">r_w为0时代表写，为1时代表读。*/</p>
<p style="text-indent: 30">void HPIregRW（char*reg,BYTE*data,BYTEr_w）</p>
<p style="text-indent: 30">{</p>
<p style="text-indent: 30">BYTE test;</p>
<p style="text-indent: 30">BYTE CRW=0x00|(r_w<<5);</p>
<p style="text-indent: 30">int i_HBIL=0;</p>
<p style="text-indent: 30">/*切换选择HPIC、HPIA、HPID_I、HPID_n寄存器之一*/</p>
<p style="text-indent: 30">if(strcmp(reg,"HPIC"==0)</p>
<p style="text-indent: 30">{</p>
<p style="text-indent: 30">ChangeCONTROL(0x0b|CRW);</p>
<p style="text-indent: 30">//ChangeCONTROL(BYTE bValue)<br>
<img border="0" src="cid:000301c6557d$317933dc$_CDOSYS2.0" hspace="10" vspace="10" width="543" height="392"><br>
</span>
<span class="main1">
}</p>
<p style="text-indent: 30">else if(strcmp(reg,"HPIA"= =0)</p>
<p style="text-indent: 30">ChangeCONTROL(0x03|CRW);</p>
<p style="text-indent: 30">else if(strcmp(reg,"HPID_I"= =0)//采用自增地址主机写</p>
<p style="text-indent: 30">ChangeCONTROL(0x09|CRW);</p>
<p style="text-indent: 30">else if(strcmp(reg,"HPID_n"= =0) //主机写</p>
<p style="text-indent: 30">ChangeCONTROL(0x01|CRW);</p>
<p style="text-indent: 30">else</p>
<p style="text-indent: 30">{</p>
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