主机接口的应用原理的分析介绍

TMS320C54x的主机接口（HPI）用于实现与主处理器的通信，外部主机或主处理器可以很方便地通过HPI接口读写TMS320C54x的片内RAM，从而大大提高数据交换的能力。主机与DSP通过HPI的通信，可通过专用地址和数据寄存器、HPI控制寄存器以及使用外部数据与接口控制信号来实现。

TMS320C54x的主机接口（HPI）有三种实现模式。在C542、C545、C548、C549等处理器芯片上是一个标准主机接口（HPI），它是8位并行数据传输接口；在VC5402、VC5410等处理器芯片上是一个增强型标准主机接口（EHPI-8），它在标准主机接口（HPI）做了一些功能上的增强；在VC5409、VC5441等处理器芯片上是一个增强型标准主机接口（EHPI_-16），它是16位并行数据传输接口。本章中以标准主机接口（HPI）为例讲解，增强型标准主机接口（EHPI-8）应用非常类似，对于EHPI-16请感兴趣的读者自行查阅资料《TMS320C54x DSP Reference Set Volume 5：Enhanced Peripherals》。

HPI口的作用是把TMS320C54x作为从属设备，提供与主机的接口。主机可以通过HPI口控制TMS320C54x的工作状态、访问TMS320C54x的内部资源。标准HPI口在硬件上提供的总线信号为：8根外部数据线HD（0～7）以及相应的地址、读写控制信号。因为TMS320C54x内部处理数据是16位的，但硬件接口数据总线宽度是8位，所以当TMS320C54x与主机交换数据时，标准HPI会自动地将外部接口连续传来的8位数重组为16位数。

标准HPI接口具备以下一些特点：

1）接口所需要的外部硬件少。

2）HPI单元允许处理器直接利用一个或两个数据选通信号。

3）有一个独立或复用的地址总线。

4）一个独立或复用的数据总线与微控制单元MCU连接。

5）主机和DSP可独立地对HPI接口操作。

6）主机和DSP握手可通过中断方式来完成。

7）主机可以通过HPI直接访问CPU的存储空间，包括存储器映射寄存器。

8）主机还可以通过HPI接口装载DSP的应用程序、接收DSP运行结果或诊断DSP运行状态。

1．标准HPI接口的工作模式

HPI接口有两种工作方式：共享寻址模式（SAM方式）和主机寻址模式（HOM方式）。

（1）共享寻址模式（SAM方式）

在这种方式下，主机和TMS320C54x都能寻址HPI存储器。当TMS320C54x与主机的读写访问周期发生冲突时，主机优先寻址，TMS320C54x则将等待一个周期。HPI口可以支持主设备与TMS320C54x之间的高速数据传送。在该模式下，HPI支持的最高传输字节速度为CLKOUT/5，即：若HPI达到最高每5个CLKOUT周期传送一个字节，则主机的读取TMS320C54x数据速率可达CLKOUT/5。

（2）主机寻址模式（HOM方式）

在HOM方式下，HPI存储器只能让主机寻址，而TMS320C54x则处于复位状态或IDLE2空转状态。

2．标准HPI接口的内部结构及对外硬件接口信号

标准HPI内部结构框图如图8-3所示。

图8-3 标准HPI内部结构框图

接口控制信号、DSP数据、DSP地址构成了标准HPI对外硬件接口信号线。外部主处理器访问TMS320C54x内部资源时，首先通过这组总线，设置地址寄存器HPIA，将要访问的TMS320C54x片内RAM的地址写入HPIA；然后对数据寄存器HPID访问，实际就完成了对TMS320C54x片内对应地址的RAM数据访问。

标准HPI对外硬件接口信号线主要由以下信号组成：

HD0～HD7：双向并行三态数据总线，与主机数据总线相连。当不传送数据（HDSx或HCS=1）或EMU1/OFF=0（切断所有输出）时，HD7～HD0均处于高阻状态。

HCS：片选信号，与主机地址线或控制线相连。作为HPI的使能输入端，在每次寻址期间必须为低电平，两次寻址之间也可以连续停留在低电平。

HAS：地址选通信号，与主机地址锁存使能（ALE）或地址选通引脚相连，也可以不使用。若主机的地址和数据是一条复用总线，HAS则需要与主机的ALE引脚相连，以便于在HAS的下降沿锁存HBIL、HCNTL0/1和HR/W信号；若主机的地址和数据线是分开的独立总线，则HAS接高电平，此时由HDS1、HDS2或HCS中最迟的下降沿锁存HBIL、HCNTL0/1和HR/W信号。

HBIL：字节顺序识别信号，与主机地址线或控制线连接，用于识别主机传送来的一个字（16位数据）中的是第几字节（8位数据）。当HBIL=0时为第1字节；当HBIL=1时为第2字节。但具体第1个字节是高字节还是低字节，则由HPIC寄存器中的BOB位决定。

HRDY：HPI准备好端，与主机异步准备好线相连。高电平表示HPI已准备好，可执行一次数据传送；低电平表示HPI正忙于完成当前事务。

HCNTL0、HCNTL1：主机控制信号，与主机地址线或控制线连接，用来选择主机所要寻址的寄存器，功能说明见表8-2。

表8-2 主机控制信号的功能说明

HDS1、HDS2：数据选通信号，与主机读选通和写选通或数据选通线连接，用于在主机寻址HPI周期内控制HPI数据的传送。HDS1和HDS2信号与HCS^一道产生内部选通信号。

HINT：HPI中断输出信号，与主机中断输入相连。受HPIC寄存器中的HINT位控制。当TMS320C54x复位时为高电平，EMU1/OFF低电平时为高阻状态。(www.xing528.com)

HR/W：读/写信号。与主机读/写选通、地址线或多路地址数据线连接，用于控制主机对HPI的读写操作。当该信号为高电平时，表示主机要读HPI；当该信号为低电平时，表示主机要写HPI。若主机没有独立的读/写信号，可用一根地址线代替，以地址的不同区分读写操作。

3．标准HPI接口的接口寄存器

HPI接口的接口寄存器有3个，分别是控制寄存器HPIC、数据寄存器HPID和地址寄存器HPIA。用于实现外部主处理器通过HPI接口访问TMS320C54x内部资源。这3个寄存器都可以被外部主处理器通过HPI硬件连线访问，但TMS320C54x只能访问控制寄存器HPIC。它们的功能说明见表8-3。

表8-3 HPI接口的接口寄存器功能说明

数据寄存器HPID和地址寄存器HPIA的功能很简单，外部主处理器访问TMS320C54x内部资源时，地址寄存器HPIA保存将要访问的TMS320C54x片内RAM地址；而数据寄存器HPID的访问，实际就完成了外部主处理器对TMS320C54x片内对应地址的RAM数据访问。但控制寄存器HPIC则不然，标准HPI工作模式的设定主要由控制寄存器HPIC决定。

HPI的控制寄存器HPIC为16位寄存器，用来控制HPI的操作模式。它的高8位与低8位完全相同，提供了4个控制位，分别为BOB、SMOD、DSPINT和HINT位。HPIC各位的定义如图8-4所示，其各位的功能描述见表8-4。

图8-4 HPIC的位结构定义

表8-4 HPIC的位功能说明

主机和TMS320C54x对HPIC寄存器的寻址读写会有4种结果（见图8-5～图8-8）：

（1）主机读HPIC寄存器

图8-5 主机读HPIC的位结构定义

X表示无关。

（2）主机写HPIC寄存器

图8-6 主机写HPIC的位结构定义

SMOD=X表示主机不能设定SMOD控制位，这一位只能由TMS320C54x设定。

（3）TMS320C54x读HPIC寄存器

图8-7 TMS320C54x读HPIC的位结构定义

（4）TMS320C54x写HPIC寄存器

图8-8 TMS320C54x写HPIC的位结构定义

DSIPNT=X、BOB=X表示不能由TMS320C54x设定，只能由主机设定。

4．标准HPI与增强型EHPI-8接口区别

标准HPI与增强型EHPI-8接口非常类似，但在功能上存在3点区别，在实际应用中请读者注意：

1）标准HPI接口中外部主机只能访问固定位置的2K字大小的片内RAM，而增强型HPI-8接口可以访问TMS320C54x整个内部RAM。

2）增强8位HPI只有同步模式，而标准8位HPI有异步模式，即外部主处理器可在DSP的时钟CLOCK不工作时访问TMS320C54x内部RAM。

3）在增强型HPI-8中主机和TMS320C54x只能共享访问RAM（SAM访问模式），而标准模式中，可以实现SAM和HOM两种方式的访问。