【DSP HPI总线与MPC8272总线接口的FPGA实现】 总线接口

发布时间:2019-10-08 08:09:47   来源:国际贸易    点击:   
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 论文关键词:dsphpimpc8272fpgavhdl源代码

  论文摘要:通过对ti公司tms320c6421dsphpi接口信号和接口总线时序的分析,以vhdl语言为工具,使用altera的fpga芯片ep3c40f780c8,设计完成mpc8272总线和tms320c6421dsphpi总线之间的通信接口,并在实际的产品中得到运用,给出与整个接口设计相关的vhdl源代码。对于类似的dsphpi接口设计,此文章具有参考和指导意义。

  一、hpi概述

  hpi(host-portinterface)主机接口,是ti高性能dsp上配置的与主机进行通信的片内外设。通过hpi接口,主机可以非常方便地访问dsp的所有地址空间,从而实现对dsp的控制。

  tms320c6421的hpi接口是一个16bit宽的并行端口。主机(host)对cpu地址空间的访问是通过edma控制器实现的。hpi接口的访问主要通过三个专用寄存器来实现,它们分别是hpi控制寄存器(hpic)、hpi地址寄存器(hpia)和hpi数据寄存器(hpid)。

  二、hpi接口信号简介

  (1)hd[15∶0](数据总线)

  (2)hcntl[1∶0](控制hpi访问类型)

  如前所述,对hpi的访问需要通过三个寄存器,即hpi地址寄存器(hpia),hpi数据寄存器(hpid)和hpi控制寄存器(hpic)来实现。hcntl[1∶0]就是用于选择这三个寄存器的专用引脚。

hcntl1

hcntl0

hpi访问类型

0

0

主机可读写hpi控制寄存器hpic

0

1

主机可读写hpi数据寄存器hpid,读操作或写操作后hpia自动增1

1

0

主机可读写hpi地址寄存器hpia

1

1

主机可读写hpi数据寄存器hpid,读操作或写操作后hpia不变

  (3)hhwil(半字指示选择)

  hhwil指示当前的为第一个或是第二个半字传输,但需要注意的是,它并不代表是最高有效的(mostsignificant)还是最低有效的(leastsignificant),而决定的依据是hpic中的hwob位的状态。对于第一个半字,hhwil必须被驱动为低电平;对于第二个半字,hhwil必须被驱动为高电平。

  (4)hr/w(读/写操作指示)

  hr/w为高电平,表示从hpi接口读;hr/w为低电平,表示向hpi接口写。

  (5)hrdy(输出准备好)

  (6)hcs,hds1,hds2(选通信号)

  当hcs有效,并且hds1和hds2中仅有一个有效时,内部触发信号hstrobe有效。这三个信号的组合逻辑其实就是片选和读/写信号构成的组合逻辑,因此,可直接与主机的片选和读/写信号相连。如下图所示:

  

  (7)has(地址输入选通)

  在tms320c6421hpi接口中目前没有用,连接到逻辑高电平。

  (8)hint(向主机输出的中断)

  三、hpi接口寄存器简介

  如上所述,主机通过hpi接口对dsp的访问实际上是通过三个寄存器来实现的,下面就针对这三个专用寄存器进行介绍。

  (1)hpi控制寄存器(hpic)

  hpic中每一位都有特定的功能,在对hpi进行访问的过程中需要特别注意。简要介绍一下这些功能位的作用。

  ①hwob(半字顺序位)

  如果hwob=1,第一个半字为最低有效;如果hwob=0,第一个半字为最高有效。hwob对地址和数据都起作用,如果采用hpi16模式,在访问数据或者地址寄存器之前,应该首先初始化hwob位。

  ②dspint(主机产生的processor-to-cpu中断,用于hpi启动方式中将dsp内核从复位状态中唤醒)

  ③hint(dsp-to-host中断,即通过向此位写入特定值来产生对主机的中断)

  (2)hpi地址寄存器(hpia)

  存放32bit数据,指向将要访问的dsp地址空间中的地址。

  (3)hpi数据寄存器(hpid)

  在写操作中存放将要写入hpia所指向地址的数据,在读操作中为hpia所指向地址中的数据。

  四、hpi接口读写时序

  ⑴hpi接口读时序

  

  ⑵hpi接口写时序

  

  五、hpi接口硬件设计

  

  从c6421hpi寄存器的编址方式可以看出,主机需两根地址线寻址到hpi接口的控制寄存器、地址寄存器和数据寄存器,因此选择主机的地址线a29、a28连接c6421hpi的hcntl1、hcntl0。选择主机的地址线a30连接到c6421hpi的hhwil,作为半字指示选择。hpi的选通由hcs、hds1、hds2三根信号线共同作用,最后的hpi使能信号(strobe)为hds1异或hds2后,再与hcs进行与非运算的结果。hcs、hds1、hds2信号由fpga产生。ta为mpc8272传输结束标识,hpi口hrdy有效后fpga向cpu发送ta,保证hpi数据正确读出。c6416hpi的hint信号可以直接连接到主机的irq引脚上实现hpi对主机的中断信号连接,也可通过fpga连接到主机,使控制更灵活。

  六、地址空间分配

  由于c6421为16位的hpi口,其内部总线为32位,所以每次读写要分两次,一次为高16位,一次为低16位,由hhwil来选择(0-firsthalfword,1-secondhalfword),设定hpic.hwob=0(firsthalfword=高16位,secondhalfword=低16位)。c6421的hpi接口映射为mpc8272的4对地址空间,由mpc8272cs3控制,配置cs3为16位宽的gpcm访问模式,如下地址分配:

  hpic:0x0d000000(高16位),0x0d000002(低16位)。

  hpia:0x0d000004(高16位),0x0d000006(低16位)。

  hpid_fix:0x0d00000c(高16位),0x0d00000e(低16位),c6421地址由当前的hpia决定。

  hpid_auto:0x0d000008(高16位),0x0d00000a(低16位)c6421地址自动加1。

  七、hpi接口相关vhdl代码

  outputwirec6421_hasn,c6421_hcsn,c6421_hdsn1,c6421_hdsn2,

  assignc6421_hasn=1’b1;

  assignc6421_hcsn=cs3;

  assignc6421_hdsn1=wen;

  assignc6421_hdsn2=oen;

  reg[7:0]st_ta;

  regtax;

  wiretax001=(zzz_cnt==256)?0:1;

  wiretax002=(zzz_cnt==256+8)?0:1;

  wiretax003=(zzz_cnt==256+16)?0:1;

  wiretax004=(zzz_cnt==256+32)?0:1;

  regc6421hcsn_start;

always@(posedgeclk_cpu)

if(zzz_cnt==5)c6421hcsn_start<=1;

elsec6421hcsn_start<=0;

always@(posedgeclk_cpu)begin

if(c6421hcsn_start)begin

st_ta<=sta_checkrd;

tax<=1;

end

elseif(sta_checkrd==st_ta)begin

if(c6421_hrdyn)

st_ta<=sta_checkrd;

else

st_ta<=sta_gen;

tax<=1;

end

elseif(sta_gen==st_ta)begin

st_ta<=sta_end;

tax<=0;

end

elsebegin

tax<=1;

end

end

  assignta=(~cs3)?(tax&tax001&tax002&tax003&tax004):1’bz;

  mpc8272功能很强大,c6421hpi接口相对于mpc8272来说为慢速外部设备,ta为mpc8272传输结束标识,hpi口hrdy有效后fpga向cpu发送ta,保证hpi数据正确读出。因此在vhdl程序中设计了状态机,当hrdy信号有效后就立即结束本次访问,否则经过一段时间的延迟后强制结束本次访问,这样可以避免接口长时间占用总线,影响系统性能。

  八、结束语

  本文使用vhdl语言和fpga,设计了mpc8272与dsp之间的hpi接口。之所以使用fpga,是因为在系统中fpga还包含有其他的功能设计。如果只有mpc8272与dsp之间的hpi接口设计,使用cpld即可完成,而不必浪费fpga的资源

  参考文献:

  1、tms320c6421fixed-pointdigitalsignalprocessordatasheet。ti公司提供

  2、tms320c642xdsphostportinterface(hpi)user’sguide。ti公司提供