講述DSP與PC機(jī)的PCI總線(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸

1、講述DSP與PC機(jī)的PCI總線(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸            摘要：介紹了公司的高性能浮點(diǎn)式數(shù)字信號(hào)處理芯片的接口信號(hào)及控制寄存器，并在此基礎(chǔ)上，指出了該通過(guò)總線(xiàn)與機(jī)進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)方法，同時(shí)給出了和機(jī)通過(guò)總線(xiàn)接口芯片實(shí)現(xiàn)接口的硬件原理圖。 關(guān)鍵詞：DSP； 數(shù)據(jù)傳輸；TMS320C6713 PCI9052是公司在的基礎(chǔ)上推出的系列新一代浮點(diǎn)芯片，它是目前為止系列芯片中性能最高的一種。可在的時(shí)鐘頻率下實(shí)現(xiàn)的定點(diǎn)和浮點(diǎn)運(yùn)算，因而可極大地滿(mǎn)足通信、雷達(dá)、數(shù)字電視等高科技

2、領(lǐng)域?qū)π盘?hào)處理實(shí)時(shí)性的要求。同時(shí)其主機(jī)口（）可靈活地和總線(xiàn)控制器相連接。而機(jī)則可通過(guò)總線(xiàn)控制器直接訪(fǎng)問(wèn)的存儲(chǔ)空間和外圍設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)與之間的高速數(shù)據(jù)傳輸。在 與機(jī)實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆桨钢?，可選用公司的作為兩者之間的接口；同時(shí)選用公司的作為加載配置信息的串行；而用公司的作為 與之間的電平轉(zhuǎn)換芯片。的簡(jiǎn)介 的接口信號(hào)的是一個(gè)位寬的并行端口。主機(jī)（上位機(jī)）掌管著該端口的主控權(quán)，可通過(guò)直接訪(fǎng)問(wèn)的存儲(chǔ)空間和外圍設(shè)備。表給出了接口信號(hào)的基本特征。下面對(duì)它們的具體工作方式進(jìn)行說(shuō)明：可以用作數(shù)據(jù)和地址的共用總線(xiàn)，通過(guò)：傳送的數(shù)據(jù)包括控制寄存器的設(shè)置值、初始化的訪(fǎng)問(wèn)地址以及要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。：用于控制當(dāng)前訪(fǎng)問(wèn)的是

3、的哪一個(gè)寄存器，該信號(hào)同時(shí)還提供了一個(gè)對(duì)數(shù)據(jù)寄存器（）進(jìn)行地址自增的訪(fǎng)問(wèn)方式。在該方式下，主機(jī)會(huì)連續(xù)地訪(fǎng)問(wèn)一個(gè)線(xiàn)性存儲(chǔ)區(qū)域，而無(wú)需反復(fù)向?qū)懭胄枰牡刂?。表給出了：控制信號(hào)的功能。信號(hào)：用于表明并區(qū)分：上傳輸?shù)氖俏粩?shù)據(jù)中的高位還是低位。由于芯片結(jié)構(gòu)決定了它與主機(jī)間所有的數(shù)據(jù)交換都是位，而端口為位，所以每次數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)都需要進(jìn)行兩次存取，而由自動(dòng)將：上連續(xù)的兩個(gè)位數(shù)據(jù)合成位，當(dāng)然，也可以用其進(jìn)行反向分解。信號(hào)：用于復(fù)用地址數(shù)據(jù)總線(xiàn)的主機(jī)。它可使、和信號(hào)在一個(gè)存取周期中快速地實(shí)現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換。對(duì)于地址數(shù)據(jù)復(fù)用的總線(xiàn)來(lái)說(shuō)，也可以為數(shù)據(jù)地址的切換留出更多的時(shí)間。、和信號(hào)：這三種信號(hào)可在片內(nèi)組合為一個(gè)低有效的信號(hào)

4、，如圖所示。其作用是,在讀取時(shí)，在信號(hào)的下降沿鎖存輸入的控制信號(hào)，包括、和-：；而在寫(xiě)入時(shí)，其下降沿和讀取時(shí)作用相同，其上升沿則鎖存寫(xiě)入的數(shù)據(jù)。信號(hào)：用于表明是否已準(zhǔn)備好傳輸數(shù)據(jù)，其作用是在接口時(shí)序上插入等待狀態(tài)。如果前一次的訪(fǎng)問(wèn)尚未完成，那么當(dāng)前訪(fǎng)問(wèn)的第一個(gè)半字的存取需要等待，此時(shí)，會(huì)置信號(hào)為高。表1 HPI接口信號(hào)描述信 號(hào)管 腳 號(hào)管 腳 數(shù)信 號(hào) 功1 2 3 4 下一頁(yè)         能HD15:1從低到高依次為147、152、155、154、156、159、16

5、1、164、165、166、167、168、172、173、17416數(shù)據(jù)/地址總線(xiàn)HCNTL1:0從低到高依次是146、1442HPI訪(fǎng)問(wèn)類(lèi)型控制HHWIL1391確認(rèn)半字（16位）輸入HAS1351對(duì)復(fù)用地址數(shù)據(jù)總線(xiàn)的主機(jī)區(qū)分地址和數(shù)據(jù)HR/W1431讀/寫(xiě)選擇HCS1451輸入數(shù)據(jù)選通HDS1/HDS2從低到高依次是152、1512輸入數(shù)據(jù)選通HRDY1401訪(fǎng)問(wèn)HPI狀態(tài)準(zhǔn)備好HINT1391向主機(jī)發(fā)出的中斷信號(hào)表2 HCNTL1:0控制信號(hào)的功能HCNTL1HCNTL0功 能00主機(jī)可以對(duì)HPI的控制寄存器HPIC進(jìn)行讀寫(xiě)01主機(jī)可以對(duì)HPI地址寄存器HPIA的進(jìn)行讀寫(xiě)10主機(jī)可以對(duì)

6、HPID的數(shù)據(jù)寄存器進(jìn)行讀寫(xiě)操作，此時(shí)HPIA采用以字為單位的地址自增方式11主機(jī)可以對(duì)HPID的數(shù)據(jù)寄存器進(jìn)行讀寫(xiě)操作，但此時(shí)HPIA不受影響 的控制寄存器在 中，可利用三個(gè)寄存器來(lái)完成主設(shè)備和的通信，它們是數(shù)據(jù)寄存器（）、地址寄存器（）和控制寄存器（）。主機(jī)可對(duì)這三個(gè)寄存器進(jìn)行讀寫(xiě)，而只能對(duì)進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。中存放的是主機(jī)從存儲(chǔ)空間中讀取的數(shù)據(jù)，或者是主機(jī)向的存儲(chǔ)空間中寫(xiě)入的數(shù)據(jù)。中存放的是主機(jī)訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)空間的地址，其最低兩位固定為零。中存放的是的控制信息，其高位和低位內(nèi)容相同。主機(jī)對(duì)進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)的次序?yàn)椋撼跏蓟?、初始化、從寄存器中讀取或向其寫(xiě)入數(shù)據(jù)。在初始化時(shí)，位的設(shè)置是關(guān)鍵，它決定著高位與低位的傳輸

7、次序。 與的接口是公司繼之后推出的用于低成本適配器的總線(xiàn)目標(biāo)接口芯片。它支持協(xié)議規(guī)范，在的總線(xiàn)時(shí)鐘頻率下，其峰值傳輸速度可達(dá)，因而可大大改善數(shù)據(jù)傳輸中的瓶頸問(wèn)題。同時(shí)它還具有方便靈活的開(kāi)發(fā)特點(diǎn)，正是這些特點(diǎn)使其在從模式接口卡的設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用。表給出了與接口信號(hào)的基本特征。下面是對(duì)它們具體工作方式的一些說(shuō)明：利用該信號(hào)可通過(guò)設(shè)置局部地址空間總線(xiàn)區(qū)域描述寄存器的總線(xiàn)寬度位來(lái)調(diào)整總線(xiàn)寬度，當(dāng)：時(shí)，采用：位寬度，當(dāng)：時(shí)，采用：（位），當(dāng)：時(shí)，采用：（位）。：字節(jié)使能信號(hào)是在總線(xiàn)寬度的基礎(chǔ)上編碼的。對(duì)于位總線(xiàn)，：表示哪一個(gè)字節(jié)被選中：對(duì)應(yīng)：，對(duì)應(yīng)：，對(duì)應(yīng)：，對(duì)應(yīng)：；而對(duì)于位總線(xiàn)，上一頁(yè) 

8、; 1 2 3 4 下一頁(yè)         對(duì)應(yīng)：，對(duì)應(yīng)地址的第位，不用，對(duì)應(yīng)：；對(duì)于位總線(xiàn)，對(duì)應(yīng)地址的第位，對(duì)應(yīng)地址的第位，和不用。和分別帶有與之對(duì)應(yīng)的片選基地址寄存器（）。為片選使能位，其中：為片選空間位。從片選空間位的第位向第位掃描時(shí)，遇到第個(gè)“”即決定了片選空間的大小，其余位則為片選空間的基地址。和可通過(guò)中斷控制狀態(tài)寄存器的中斷使能位進(jìn)行使能，同時(shí)可設(shè)置其它相關(guān)信息。表3 PCI9052與TMS320C6713的接口信號(hào)描述信 號(hào)管 腳 號(hào)管腳數(shù)信 號(hào) 功

9、能LAD31:0從低到高依次為91、90、89、88、87、86、85、84、83、82、79、78、77、76、75、74、73、72、71、70、69、62、61、60、59、58、57、56、55、54、53、5232數(shù)據(jù)總線(xiàn)LW/R1271為“1”時(shí)寫(xiě)，為“0”時(shí)讀LA27：1從低到高依次是92、93、94、95、96、97、98、100、101、102、105、106、107、108、109、110、111、112、113、114、115、116、117、118、119、12227地址總線(xiàn)，傳輸28位線(xiàn)性地址的高26位LBE3:0從低到高依次是46、47、48、494字節(jié)使能信號(hào)，表

10、示當(dāng)前總線(xiàn)傳輸中哪一個(gè)字節(jié)被選中LRDY1281在局部總線(xiàn)讀數(shù)據(jù)或可接受寫(xiě)數(shù)據(jù)ADS1231表明可用地址和一次新的總線(xiàn)存取的起始CS1、CS2130、1312片選信號(hào)RD1261通用寫(xiě)WR1251通用讀LINT1，LINT2137、1362局部中斷輸入與 的高速數(shù)據(jù)傳輸與的具體連線(xiàn)如圖所示。實(shí)際上，在具體電路設(shè)計(jì)時(shí)，整個(gè)方案的實(shí)現(xiàn)除了需要和外，還需要有和。由于的是在電壓下工作，而在電壓下工作，所以與之間必須采用進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。是公司生產(chǎn)的位總線(xiàn)轉(zhuǎn)換器，它的輸入、輸出引腳一一對(duì)應(yīng)，并分別排列在芯片的兩側(cè)封裝。圖*選用了三片。是公司生產(chǎn)的串行存儲(chǔ)器，用于加載配置信息。其中按一定順序存放著設(shè)備號(hào)（）、

11、供應(yīng)商代號(hào)（）、子設(shè)備號(hào)（）、子供應(yīng)商代號(hào)（）、總線(xiàn)與局部總線(xiàn)之間的地址空間映射關(guān)系、片選地址、控制位、狀態(tài)位及其它雜項(xiàng)配置等。上電時(shí)，總線(xiàn)的信號(hào)有效，同時(shí)輸出局部復(fù)位信號(hào)，并檢查是否有效。若有效，且第一個(gè)位字不是，那么將根據(jù)串行的值來(lái)設(shè)置內(nèi)部寄存器，否則采用默認(rèn)值?？紤]到與間的時(shí)序配合問(wèn)題，通常在連線(xiàn)過(guò)程中，還必須注意下列幾個(gè)問(wèn)題：（）由于機(jī)中數(shù)據(jù)與地址總線(xiàn)是復(fù)用的，所以的引腳應(yīng)接地，而中局部數(shù)據(jù)與地址總線(xiàn)是上一頁(yè)  1 2 3 4 下一頁(yè)        

12、0;非復(fù)用的，所以的引腳應(yīng)接高電平。（）由于 的信號(hào)與的 信號(hào)極性相反，因此必須通過(guò)非門(mén)進(jìn)行連接。（）由于與分別工作在不同的時(shí)鐘頻率下，所以的信號(hào)輸出必須通過(guò)觸發(fā)器的同步后才能送入邏輯電路,以供的信號(hào)使用。（）信號(hào)的邏輯表達(dá)式為：()，因此，只有或有效，且、也有效時(shí)，才能有效。另外，要保證 與的穩(wěn)定協(xié)調(diào)工作，除了要設(shè)計(jì)合理的硬件電路外還必須對(duì)的內(nèi)部寄存器進(jìn)行準(zhǔn)確配置。關(guān)于內(nèi)部寄存器的具體配置方法，可以參考公司的用戶(hù)手冊(cè)，這里不再贅述。筆者已將該方案應(yīng)用于某電力系統(tǒng)精確故障定位及錄波裝置中。其中，由 芯片構(gòu)成的高速數(shù)據(jù)采集卡用來(lái)控制電力系統(tǒng)中各電參數(shù)的采集、存儲(chǔ)與故障判斷。當(dāng)其被設(shè)置為帶地址自增的讀方式時(shí)，可在一次故障記錄結(jié)束后，由機(jī)將存儲(chǔ)在外擴(kuò)中的大量數(shù)據(jù)一次性讀入。讀入的數(shù)據(jù)可用來(lái)計(jì)算故障發(fā)