TI54xxDSP與51單片機(jī)的接口技術(shù)_第1頁
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文檔簡介

1、TI 54xxDSP與51單片機(jī)的接口技術(shù)摘要 TI的54xxDSP是一種定點(diǎn)DSP系列芯片,廣泛應(yīng)用于各種信號處理系統(tǒng),特別是語音信號處理系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)中,通常由兩部分組成。一部分為DSP子系統(tǒng),這是整個(gè)系統(tǒng)的核心,主要完成采樣、數(shù)字信號處理以及輸出等功能;另一部分為單片機(jī)子系統(tǒng),進(jìn)行交互界面的控制,如鍵盤和顯示。兩個(gè)子系統(tǒng)不是各自孤立的,需要進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)交換。本文主要討論DSP和51單片機(jī)之間通過HPI接口進(jìn)行連接的設(shè)計(jì)方法,給出硬件連接以及軟件編程方法。關(guān)鍵詞 DSP HPI 單片機(jī)TMS320C54xx是TI公司針對音頻信號處理領(lǐng)域推出的一種定點(diǎn)DSP系列芯片,已經(jīng)在很多語音信號處

2、理系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。在這些系統(tǒng)中,通常包含DSP和單片機(jī)兩個(gè)子系統(tǒng)。DSP系統(tǒng)作為從設(shè)備,完成采樣、計(jì)算等功能;單片機(jī)系統(tǒng)作為主設(shè)備,完成交互界面的控制。主從設(shè)備之間也要以一定的方式接口,來進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。下面就介紹DSP和單片機(jī)之間的接口技術(shù)。這里單片機(jī)選擇的是MCS-51系列。51系列是一種很經(jīng)典的單片機(jī),20多年來一直久盛不衰。而且Intel通過授權(quán)51內(nèi)核,出現(xiàn)很多第三方生產(chǎn)的51系列產(chǎn)品。這些產(chǎn)品一般都具有較高的時(shí)鐘頻率和較大的存儲空間,而且還能運(yùn)行嵌入式操作系統(tǒng)。這些都極大地提高了它的性能,擴(kuò)大了它的應(yīng)用范圍。DSP芯片中的HPI(主機(jī)接口)是為了滿足DSP與其它的微處理器接口

3、而專門設(shè)計(jì)的。它分為HPI-8和HPI-16,分別針對具有8位和16位數(shù)據(jù)線的單片機(jī)。每一種又分為標(biāo)準(zhǔn)型和增強(qiáng)型。兩者的區(qū)別在于標(biāo)準(zhǔn)型只可以訪問固定的地址空間,而增強(qiáng)型可以訪問整個(gè)DSP的片內(nèi)存儲器。這里以增強(qiáng)型的HPI8為例來說明。1 硬件設(shè)計(jì)1.1 時(shí)序匹配HPI8總共有18根信號線。其中數(shù)據(jù)線8根(HD0 HD7),其余10根都是控制線,如表1所列。(詳細(xì)情況請查看參考文獻(xiàn)1。)表1 HPI接口信號及功能 :在數(shù)據(jù)線和地址線復(fù)用的MCU中,與ALE信號連接,在下降沿鎖存HBIL、HCNTL0/1、HR/W,因?yàn)檫@些信號通常與地址線連接。如果MCU的數(shù)據(jù)線和地址線沒有復(fù)用,則應(yīng)該接高電平。

4、 :數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)序控制。時(shí)序見圖1,即下降沿傳輸開始,上升沿傳輸結(jié)束。另外如果不使用(即接高電平),也可以配合對HBIL、HCNTL0/1、HR/W進(jìn)行鎖存。圖1 HPI數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序 HCNTL0/1:選擇HPI內(nèi)部寄存器,如表2所列。表2 HPI內(nèi)部寄存器的選擇方式1.2 電平匹配54xxDSP的外部I/O引腳用的是3.3V的邏輯電平,而大部分51單片機(jī)用的是5V的邏輯電平。前者輸出高電平,最小值為2.4V;后者輸入高電平,最小值為2.0V。所以前者的輸出可以直接接到后者的輸入。但是前者允許輸入高電平最大值為3.6V,而后者的輸出高電平一般都在4.5V以上。所以前者的輸入和后者的輸出不能直接

5、連接,需要做電平轉(zhuǎn)換。如果引腳數(shù)量少,可以直接用三極管和電阻來轉(zhuǎn)換。這里由于引腳較多,所以選用TI 74LVC16245A芯片來進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。74LVC16245A是TI公司的一種16位雙向總線收發(fā)器。它可以接收高達(dá)5.5V的高電平,而輸出的高電平可以達(dá)到3.3V左右,內(nèi)部包括16路如圖2所示的結(jié)構(gòu)單元。圖2 74LVC16245A內(nèi)部結(jié)構(gòu)單元圖2中G為使能端,低電平有效;DIR為方向控制端,高電平AB,低電平BA。另外要注意,74LVC 16245A的操作電壓引腳VCC應(yīng)該接3.3V。 整個(gè)硬件連接如圖3所示。圖3 整個(gè)系統(tǒng)的硬件連接2 軟件設(shè)計(jì)HPI的數(shù)據(jù)傳輸分為兩部分:外部傳輸和內(nèi)部傳輸

6、。外部傳輸是指主機(jī)和HPI寄存器之間的傳輸,由主機(jī)發(fā)出指令完成。內(nèi)部傳輸是指HPI寄存器和DSP內(nèi)部RAM之間的傳輸,由DSP內(nèi)部的DMA控制器自動(dòng)完成。主機(jī)在進(jìn)行外部傳輸時(shí),要先檢查內(nèi)部傳輸是否完成,這是通過檢測HRDY信號實(shí)現(xiàn)的。外部傳輸操作的一般步驟是: 檢查HRDY信號的電平。為高,表示可以進(jìn)行傳輸;為低,表示DSP正在進(jìn)行內(nèi)部傳輸,此時(shí)不能進(jìn)行外部傳輸。 主機(jī)發(fā)出指令,設(shè)置HCNTL0、HCNTL1、HBIL、HR/W信號的狀態(tài),以確定讀或?qū)懙募拇嫫饕约白止?jié)的選擇。 主機(jī)發(fā)出時(shí)序控制信號,按照圖1所示的時(shí)序進(jìn)行操作,從而完成一次外部傳輸。編程時(shí)還要注意以下問題。 由于DSP的數(shù)據(jù)是1

7、6位,而單片機(jī)的數(shù)據(jù)是8位,所以單片機(jī)要分兩次將數(shù)據(jù)傳給DSP,即將16位的數(shù)據(jù)分成兩個(gè)字節(jié)來傳輸。這時(shí),可以通過控制HPI口的HBIL信號來指定此次傳輸?shù)氖堑?個(gè)還是第2個(gè)字節(jié)。另外,還要通過HPI的控制寄存器(HPIC)中的BOB位來指定第1個(gè)字節(jié)作為高8位還是低8位,所以主機(jī)在訪問HPI時(shí),應(yīng)首先對HPIC進(jìn)行初始化,并注意對BOB位的設(shè)置。HPIC的各位設(shè)置如下: 主機(jī)對地址寄存器(HPIA)的寫操作會初始化一次內(nèi)部傳輸。當(dāng)主機(jī)通過兩次對HPIA的寫操作后,HPIA就得到了主機(jī)要訪問的地址。這時(shí)內(nèi)部的DMA控制器就會根據(jù)這個(gè)地址將相應(yīng)單元的內(nèi)容讀到HPI內(nèi)部的數(shù)據(jù)鎖存器中,再對HPID

8、進(jìn)行兩次讀操作就可以將數(shù)據(jù)讀出。如果將HPIA設(shè)置成自動(dòng)遞增模式,就會在數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r(shí)完成HPIA加1,于是又啟動(dòng)了一次內(nèi)部傳輸。這樣有利于數(shù)據(jù)的連續(xù)轉(zhuǎn)移。 注意設(shè)置HPIC中的XHPIA位。XHPIA1時(shí),表示對DSP的7位擴(kuò)展地址進(jìn)行操作;XHPIA0時(shí),表示對DSP的低16位地址進(jìn)行操作。由于DSP復(fù)位后,XHIPA的狀態(tài)是不確定的,所以必須首先對XHPIA進(jìn)行設(shè)置。 主機(jī)和DSP可以互相中斷。主機(jī)通過向HPIC中的位DSPINT寫入1來中斷DSP。該位總是被讀出為0,而且DSP對該位的寫操作是無用的。而DSP要中斷主機(jī)時(shí),向HPIC中的位HINT寫入1,這時(shí)HPI的接口引腳被置低,從而

9、使主機(jī)產(chǎn)生中斷。該位總是讀出為1,主機(jī)可以對該位寫1來清除中斷,這時(shí)引腳就恢復(fù)高電平。下面給出一段程序?qū)嵗簡纹瑱C(jī)將DSP內(nèi)部RAM 1000H單元的內(nèi)容讀出。硬件按照圖1所示連接。;設(shè)置HPIC, XHPIA1SETB P1.1MOV DPTR, #0000HMOV A, #18HMOVX DPTR, A MOV DPTR, #0004HMOV A, #18HMOVX DPTR, A ;完成初始化MOV DPTR, #0002HMOV A, #00HMOVX DTPR, A MOV DPTR, #0006HMOV A, #00HMOVX DPTR, A ;置擴(kuò)展地址為0 ;設(shè)置HPIC,XH

10、IPA0MOV DPTR, #0000HMOV A, #08HMOVX DPTR, A MOV DPTR, #0004HMOV A, #08HMOVX DPTR, AMOV DPTR, #0002HMOV A, #10HMOVX DTPR, A ;寫地址高8位 MOV DPTR, #0006HMOV A, #00HMOVX DPTR, A ;寫地址低8位WAIT: JNB P1.0, WAIT ;判斷內(nèi)部傳輸是否完成CLRB P1.1MOV DPTR, #000BHMOVX A, DPTR ;讀高8位MOV B, AMOV DPTR, #000FHMOVX A, DPTR ;讀低8位;讀操作完成3 總結(jié)當(dāng)然DSP與單片機(jī)之間還有許多其它的連接方式,例如利用雙口RAM,或者是通過串口,但是它們都占用DSP的處理時(shí)間,在要求苛刻的場合可能會影響到系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。而HPI接口是通過DSP片內(nèi)的DMA控制器來訪問片內(nèi)存儲器的,不需要DSP的干預(yù)??梢哉f,HPI接口是DSP的一個(gè)“后門”,單片機(jī)通過這個(gè)“后門”可以訪問到DSP的片內(nèi)存儲器。只有當(dāng)HPI接口和DSP同時(shí)對同一地址進(jìn)行訪問時(shí),由于HPI具有訪問優(yōu)先權(quán),這時(shí)DSP的執(zhí)行會被延遲一個(gè)周期,而這種情況對系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的影響是非常小的。參考文獻(xiàn)1 Texas Instruments.

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