MPC8272总线与DSPHPI总线接口的FPGA实现

　　论文关键词： DSP HPI MPC8272 FPGA VHDL源代码
　　一、HPI概述
　　HPI(Host-Port Interface)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。
　　(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(most significant)还是最低有效的(least significant)，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)   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TMS320C6421 HPI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
　　六、地址空间分配                                     HPIC：0x0D000000(高16位), 0x0D000002(低16位)。
　　HPIA: 0x0D000004(高16位), 0x0D000006(低16位)。   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   assign c6421_hasn = 1’B1;
　　assign c6421_hcsn = cs3;
　　assign c6421_hdsn1 = wen;   reg [7:0] st_ta;
　　reg tax;   wire tax002 = (zzz_cnt==256+
　　8) ? 0 : 1 ;
　　wire tax003 = (zzz_cnt==256+
　　1
　　6)? 0 : 1 ;
　　wire tax004 = (zzz_cnt==256+
　　3
　　2)? 0 : 1 ;
　　reg c6421hcsn_start;
　　always @(posedge clk_cpu)
　　if (zzz_cnt==
　　5) c6421hcsn_start <= 1;
　　else c6421hcsn_start <= 0;
　　always @(posedge clk_cpu) begin
　　if (c6421hcsn_start) begin
　　st_ta <= STA_CHECKRD;
　　tax <= 1;
　　end
　　else if (STA_CHECKRD == st_ta) begin
　　if (c6421_hrdyn)
　　st_ta <= STA_CHECKRD;
　　else
　　st_ta <= STA_GEN;
　　tax <= 1;
　　end
　　else if (STA_GEN == st_ta) begin
　　st_ta <= STA_END;
　　tax <= 0;
　　end
　　else begin
　　tax <= 1;
　　end
　　end   MPC8272功能很强大，C6421 HPI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：
　　2、TMS320C642x DSP Host Port Interface (HPI) User’s Guide。TI公司提供