关于HPI主机接口在多处理器系统中的应用

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本文介绍了TI公司TMS320C5402芯片中的HPI接口在构成某型雷达多处理机系统中的应用，分析了HPI的优越性以及构成多机系统的硬件要求，详细地介绍了HPI的特点及实现方法。




　　1 HPI主机接口构成
　　
　　TMS320C5402芯片的HPI接口分为HPI8（8位主机接口）和HPI16（16位主机接口）两种，其应用方式大同小异，这里主讲HPI8。HPI8实际上是一个8位的并行端口，主机通过它可以直接访问DSP片内的一段RAM。在早期的DSP中，这段公用的RAM是一段2K字的双口RAM（对于TMSVC5402则可以访问所有的片内RAM）。当主机和DSP同时访问同一地址时，主机优先。HPI8数据的传输必须以字节为单位。在DSP与主机传送数据时，HPI能自动地将外部接口传来连续的8位数组合成16位数后传送给主机。
　　HPI主机由以下五个部分组成：
　　●HPI存储器（DARAM）。HPI RAM主要用于DSP与主机之间传送数据，也可以用作通用的双导址数据RAM或程序RAM。
　　●HPI地址寄存器（HPIA）。它只能由主机对直接访问。该寄存器中存放着当前寻址的HPI存储单元的地址。
　　●HPI数据锁存器（HPID）。它也只能由主机对其直接访问。如果当前进行读操作，则HPID中存放的是要从HPI存储器中读出的数据；如果当前进行写操作，则HPID中存放的是将要写到HPI存储器的数据。
　　●HPI控制寄存器（HPIC）。DSP和主机都能对它直接访问。
　　●HPI控制逻辑。用于处理HPI与主机之间的接口信号。
　  HPI的引脚在无主机访问时呈高阻态，因此可以直接挂在主机数据总线上，使得硬件电路特别简单。
　　HPI引脚由以下几部分组成：
　　（1）HD0～HD7：双向并行三态数据总线。
　　（2）HCS：HPI片选信号。
　　（3）HAS：地址选通信号，此信号用于主机的数据线和地址线复用的情况。
　　（4）HbIL：字节识别信号，用于识别主机传送过来的是第一个字节还是第二个字节。
　　（5）HCNTL0、HCNTL1：主机控制信号，用来选择主机所要寻址的寄存器。
　　（6）HDS1、HDS2：数据选通信号，在主机寻址HPI周期内控制数据的传送。
　　（7）HINT：HPI中断输出信号，受HPIC中的HINT位控制。
　　（8）HRDY：HPI准备好端。
　　（9）HR/W：HPI读写信号
　　（10）HPIENA：HPI允许信号，若系统选中HPI则将它连到高电平，否则悬空或接低电平。
　　主机访问HPI的一个字包括两个步骤：首先访问第一个字节，此时HbIL为0；然后访问第二个字节，此时HbIL为1；这两步组成一个访问单元。这个访问单元不可被拆开或颠倒，不管当前访问的是HPIA、HPIC还是HPID。
　　HPI有两种工作方式：
　　●共用寻址方式（SAM），这是常用的操作方式。在SAM方式下，主机和DSP都能寻址HPI寄存器，异步工作的主机的寻址可以在HPI内部得到同步。如果DSP与主机的周期发生冲突，主机有优先权。
　　●仅主机寻址方式（HOM）。在HOM方式下，只能让主机寻址HPI存储器，DSP则处于复位状态或最小功耗状态；
　　HPI支持DSP与主机之间数据的高速传输。在HOM方式下，主机可以更快的速度工作，且与DSP的时钟频率无关。



　　2 应用系统及结果
　　滑窗算法是数字信号处理中一种常用的基本算法，在通信、雷达、电子对抗、参数估计、信号识别中有着广泛的应用。滑窗算法的性质限制了它的用途，高速DSP芯片的出现才扩大了它的实际应用。本文利用两片TI公司的高速DSP芯片TMS320C5402，应用其HPI接口并行实现多种滑窗算法，满足了某雷达系统解模糊的实时需要。整个系统的基本框图如图1所示。
　　HPI在双处理器中的应用原理图如图2所示。在本方案中，将不用的信号如HAS、HPIENA、HDS2接高，而HRDY悬空。由上面的分析可以很容易地得到HPI操作控制线占用的I/O端口，详细的分配情况见表1。
　　表1 HPI操作占用的I/O端口分配图


            
                                 访问方式
                   访问对象
            
            
            读  写  访  问
            
        
        
            第一字节对应端口地址
            第二字节对应端口地址
        
        
            HPIC
            0h
            020h
        
        
            HPIA
            080h
            0A0h
        
        
            HPID（地址自增）
            040h
            060h
        
        
            HPID（无地址自增）
            0C0h
            0E0h
        
　　当对HPIC进行访问时（将一个十六位的数据送到HPIC中），首先将低八位数据送到端口地址为0h的I/O空间，然后将高八位送到端口地址为020h的I/O空间。HPID、HPIA的访问方式与之相同。下面是HPI接口初始化程序的部分代码；
　　PORTW *AR0，0h
　　LD *AR0,*-8,a
　　STL A,*AR0
　　PORTW *AR0,020h
　　代码说明：AR0中存放的是要发送数据的地址，这一段程序将一个16位的数据送到HPIC中。
　　参照上述步骤可以方便地通过HPI将DSP与FPGA、DSP和单片机等其它主机相连如图3所示。
　　大量仿真与实测数据表明，各项指标均满足设计要求。该系统已在某雷达系统中获得应用。