PC104总线与DSP之间的接口设计.doc

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1、PC104总线与DSP之间的接口设计　　在一款嵌入式数据采集系统的设计中，采用TMS320VC5409DSP作为对多路信号的采集与预处理，处理后的数据送至12.7Cm（5in）的工控计算机中进行分析与保存。因为工控机的总线为PC104，因此需要设计PC104与DSP之间的通信接口。系统中以Altera公司的一片FPGA芯片EPlK50来对该接口和数据采集过程中的逻辑控制与FIFO进行设计。下面主要阐述该通信接口的设计。1DSP的HP0接口　　TMS320VC5409DSP的HPI是一个8位的并行接口，主要用来与主设备或主处理器接口。DSP内部有一定数量的双访问RAM

2、，除了DSP本身可以访问该RAM区域外，主机也可以通过HPI口实现对双访问RAM的访问，从而实现主机与DSP的通信。　　HPI接口通过HPI控制寄存器HPIC、地址寄存器HPIA、数据寄存器HPID等3个HPI寄存器进行控制和实现数据传输。这3个寄存器都是16位的，因此主机访问这些寄存器时需要分两次操作才能完成。　　HPIC只有4位用于控制HPI的操作，这4位分别位于高字节和低字节的低4位，并规定HPIC的高低字节必须相同：　　Bit0／8（BOB）一一用于字节顺序控制，BOB=1表示第1个字节为低字节，否则第1个字节为高字节；　　Bitl／9（SMOD）一一访问模

3、式控制，SMOD=l表示共享访问模式（SAM），否则为主机访问模式（HOM）；　　Bit2／10（DSPINT）一一主机通过将该位写l来向DSP发送1次HPI中断；　　Bit3／11（H1NT）一一DSP通过向该位置l，使外部引脚HINT产生一个低电子作为给主机的中断，中断的清除必须由主机向该位写l来清除。　　HPID是数据寄存器，主机通过读写该寄存器来实现对共享RAM的读写，RAM的地址则由HPIA地址寄存器的内容来决定。因此，主机对DSP的访问过程是，先往HPI地址寄存器HPIA写入欲访问的地址，然后再对数据寄存器HPID进行读或写访问。　　HPI接口信号包括：

4、　　HAS一一输入，地址锁存信号，可连接到高电平；　　HBIL一一输入，字节识别信号，用来识别传输的是高电平还是低电平；　　HCNTL［1..0］一一输入，HPI寄存器的访问地址信号，主机用来选择访问的HPI寄存器。如表l所列；　　　　HCS一一输入，HPI片选信号，低电平有效；　　HD［7..0］一一双向三态数据总线；　　HDS1/HDS2一一数据输入选通信号，可将其中一个接低电平，另一个接逻辑控制；　　HINT一一输出，给主机的中断信号，由HPIC寄存器的HINT位控制；　　HRDY一一输出，HPI准备好，高电子有效；　　HR／W一一输入，读写控制信号，高电子表

5、示主机进行读操作，低电子表示主机进行写操作。　　HPI的访问时序如图l所示。如前所述，访问寄存器时需要分两次操作才能完成。　　2PC104总线　　PC104总线是从ISA总线衍生而来的，主要是为了适应嵌入式系统的需要。在8.89cm（3.5in）和12.7cm（5in）工控主板中，大多使用PC104总线作为标准接口总线。PC104总线共有104根引脚，其中绝大多数与ISA总线信号特性完全一致，只有极个别的信号有区别，因此在应用中完全可以按ISA总线使用。PC104总线与ISA总线一样，是一个16位和8位同时兼容的总线。在本系统中，使用的是8位的方式，将DSP的HPI

6、口作为PC104总线的8位I／O设备。PC104总线的I／O访问时序如图2和图3所示。　　　　　　根据PC104总线的I／O访问时序，只需使用以下的总线信号，即可完成8位总线的通信设计：　　SD［7．．0］一一PC104数据总线；　　SA［9..0］一一PC104地址总线；　　IOW一一PC104端口写控制，低电平有效，表示对I／0口写操作，由OUT指令执行；　　IOR一PC104端口读控制，低电子有效，表示对I／O口读操作，由IN指令执行；　　SYSCLK一一PC104总线时钟；　　ALE一一地址锁存信号，在此不用作地址锁存，而是用作总线周期的开始同步，它的下降沿

7、表示总线周期开始；　　IOCHRDY一一I／0设备就绪信号，当将该电平为低（无效状态）时，表示I／0设备要延长总线周期，信号由三态门或集电极开路门驱动；　　IRQ一一中断请求信号，当I／O设备需要向PC机通信或是采集的信号已经准备好后，向PC发起中断，申请通信，PC将数据读走。3接口设计　　根据前面的分析，得出接口原理如图4所示。　　　　图4中，FPGA为EPlK50。EPlK50内部拥有2880个逻辑单元，40960位的RAM。在本系统中，不仅作为HPI和PC104的接口逻辑，还有其他功能，如FIFO、A／D控制等。　　EP1K50的内核供电电压为2.5V，I