基于TMS320C6000系列HPI接口实现主机与DSP内存的快速数据传输

引言

DSP芯片能够大大提高数字信号处理的效率，但在主机与DSP构成的系统中，当DSP与主机间需要大数据量传输时，数据传输速率就会成为程序运行速度的瓶颈。所以在程序调试过程中，实现主机与DSP之间的快速数据传输，不仅可以提高程序运行效率，还可以大大节省调试程序的时间。

TMS320C6000系列的HPI（HoST Port Interface）接口不仅可以方便主机对DSP的控制，还可以实现主机与DSP内存的快速数据传输。这里用双TMS320C6416（600MHz）来进行实验，通过HPI接口实现了主DSP（下文中都称为“主机”）和从DSP的快速数据传输，并通过实验测试了HPI接口的数据传输速率。

系统介绍

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。

TMS320C6416的HPI接口是一个16bit/32bit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）。

HPI接口信号简介

（1） HD［31∶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。在HPI32模式下，不使用此信号。

（4） HR/W （读/写操作指示）

（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。

（7） HAS （地址输入选通）

（8） HINT（向主机输出的中断）

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。

系统设计

硬件设计

外设选择

在C6416中，一些外设共用某些引脚。其中HPI，GP［15:9］，PCI， EEPROM以及McBSP2共用一组引脚，DSP在复位时通过锁存PCI_EN及McBSP2_EN引脚的值来选择使用何种外设。如表１，在本设计中，将这两个选择引脚都拉低。

数据总线

C6416 HPI数据总线具有32个外部引脚HD［31:0］。因此，C6416 HPI支持16位或32位的数据总线。当用16位宽的主机接口时，C6416 HPI称为HPI16；当用32位宽的主机接口时，C6416 HPI称为HPI32。C6416 HPI通过复位时的自举和器件配置引脚（HD5）选择采用HPI16还是HPI32。

HPI16具有16位数据总线，HPI16将两个连续的16位传输组成一个32位数据传送到CPU。为了和其他C6000器件兼容，无论复位时选择何种Endian模式，HPI16都使用HD［15：0］作为数据引脚。HPI32具有32位的数据总线，使用该增加的总线宽度，所有传输均为一个32位的字传输，而不是两个连续的16位半字。在本设计中采用HPI32总线模式。

主机EMIF配置

对主机，EMIFA （64位总线）和EMIFB （16位总线）都可以与HPI相连。在HPI16模式下，可以采用EMIFB，在HPI32模式下，可以采用EMIFA。在本设计中，影射EMIFA CE1存储器空间为主机接口，对CE1空间控制寄存器的设置。

硬件连接

从C6416 HPI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A3、A2连接C6416 HPI的HCNTL1、HCNTL0。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。若将HPI接口安排在主机的ACE1区域（即地址范围0X90000000-0X9FFFFFFF），则直接将主机的片选信号ACE1接到HCS，而将读写信号RE、WE分别接到HDS1、HDS2。对于HR/W信号，可以连接到地址线A4，当A4=1时，代表读操作，反之为写操作。

若使用HPI16，可以使用主机的地址线A1接HHWIL来完成高低字节的识别：当A1=0时，表示为第一字节；A1=1时表示第二字节。

由于主机的ARDY信号和C6416 HPI接口的HRDY信号逻辑刚好相反，因此要将HRDY信号经过反相后再接ARDY信号。C6416 HPI的HINT信号可以直接连接到主机的EXT_INT7引脚上实现HPI对主机的中断信号连接。HPI接口信号线中的HAS线直接拉高。

软件设计

主机必须按照顺序进行HPI访问：

（1）初始化HPI控制（HPIC）寄存器；

（2）初始化HPI控制（HPIA）寄存器；

（3）写数据到HPI数据（HPID）寄存器或从HPID寄存器读取数据。

一旦HPI被初始化，主机就可以固定地址模式或自动增加模式对DSP地址进行读写访问，下面以HPI接口地址增加模式写操作为例来介绍。

实验结果

HPI的数据传输速率可以通过在单位时间内传输的数据量来表示，其计算公式如下:

结束语

本文介绍了主机接口HPI的特点，通过实验得出HPI的数据传输速率。该方案灵活简单，适用于含有HPI接口的DSP应用系统，从而为开发人员提供了一种全新的数据共享传输方案。其特点是通用、高速且不需辅助硬件，具有很好的实际应用前景。

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