dsp大三上04第二章3

第二章DSP的硬件结构（3）,2.6片上外围电路,一、片上外围电路所有的DSP芯片都有丰富的片内外设，C54x芯片的片内外设包括以下几种：(1)通用的I/O接口(2)定时器(3)时钟发生器(4)主机接口（HPI）(5)串行口(6)DMA控制器(7)软件可编程等待状态发生器(8)可编程分区转换逻辑电路,二、片内外围电路的访问DSP芯片的片内外设，通过一组控制寄存器和数据寄存器来访问，这些寄存器都映射到数据存储器的第0页（20H5FH）,所有片上外围电路的工作受这些存储器映射寄存器（MMR）的控制，并完成数据的传送。访问片上外设存储器映射寄存器需要2个机器周期。,1、通用I/O引脚XF和/BIO通用I/O叫做GPIO(GeneralPurposeI/O)，指能为外围设备提供输出信号或接收外围设备输入信号到DSP的引脚。C54x提供了两个GPIO:/BIO：分支转移控制输入引脚，用来监控外部设备的状态。在时间要求苛刻的循环中，在不允许受干扰的情况下，可根据引脚的状态（即外围设备的状态）来决定分支转移的去向，以替代中断。如：XC2,/BIOXC：条件执行指令，上面指令表示如果引脚/BIO为低电平，则执行后面的1条双字或2条单字指令；否则，执行2条NOP指令。,三、片上外围电路的原理与应用,XF:对外标记输出引脚,可以用来向外部设备发出信号。它受软件控制:用SSBX指令可以将ST1的XF位置1，使XF引脚输出高电平用RSBX指令可以将ST1的XF位置0，使XF引脚输出低电平。,/BIO和XF可以用作异步通信时的握手信号。,2、定时器,TMS320C54x的片内定时器是一种软件可编程定时器，C5402有两个这样的定时器，定时器0和定时器1。定时器的主要作用是用来产生外围电路（如模拟接口电路）所需要的采样时钟。一种方法是利用TOUT引脚输出采样时钟信号，另一种方法是利用定时器中断TINT。C54x的定时器由三个存储器映射寄存器来控制：TIM-定时寄存器（24h,30h）PRD-周期寄存器（25h,31h）TCR-定时器控制寄存器(26h,32h),片内定时器方框图,TIM:定时寄存器（-1计数器）PRD:周期寄存器TCR:定时器控制寄存器TDDR:定时器分频系数寄存器(TCR中的低4位)PSC：定时器预先定标计数器(TCR中的6-9位),定时器复位,定时器启动,预定标,计数,周期,分频系数,定时寄存器TIM：它是一个16位减法计数器，映射到数据存储空间的24H（30H）单元。复位或定时中断（TINT）时，TIM内装入PRD寄存器的值（定时时间）,并进行自动减1操作。定时周期寄存器PRD：16位的存储器映像寄存器，位于数据存储空间的25H（31H）单元，用来存放定时器时间常数。每次复位或TINT中断时，将定时器时间常数装入TIM寄存器。定时控制寄存器TCR：16位的存储器映像寄存器，位于数据存储空间的26H（32H）单元，用来存储定时器的控制位和状态位，包括定时器分频系数TDDR，预标定计数器PSC，控制位TRB和TSS等。,定时器控制寄存器（TCR）:(TCR)中包含有定时器的控制位和状态位,定时中断的周期:T定时=CLKOUT（TDDR1）（PRD1）其中：CLKOUT时钟周期TDDR定时器分频系数PRD定时器时间常数（周期）,定时器初始化：（1）关闭定时器，将TCR的TSS位置1，切断时钟输入，使定时器停止工作。（2）加载PRD；（3）启动定时器，加载TCR（使TDDR初始化，令TSS位为0，TRB位置1）。开放定时中断（1）将IFR中的TINT位置1，清除尚未处理完的定时器中断（2）将IMR中的TINT位置1，开放定时中断（3）将ST1中的INTM位清0，从整体上开放中断,定时器的使用：,定时器初始化和开放中断的步骤,TCR,3、时钟发生器,TMS320C54x的工作时钟由内部的时钟发生器产生。时钟发生器要求硬件有一个外部参考时钟，其内部由振荡器和锁相环PLL电路组成。TMS320C54x的实际工作时钟频率可用软件编程，或外部硬件电路在给定外部时钟频率的基础上进行调整控制。外部参考时钟输入可用如下两种方式提供：（1）与内部振荡器共同构成时钟振荡电路。（2）直接通过外部晶振给定参考时钟输入。,C54xPLL的配置形式,1、硬件配置的PLL2、软件可编程PLL,C541、C542、C543等硬件配置PLL的方案,对时钟方式寄存器（CLKMD）进行编程，可以：(1)提供各种时钟乘法器系数(2)控制PLL的通和断(3)控制时钟发生器的工作方式(4)自动延迟定时，直到PLL锁定时钟发生器的工作方式：(1)PLL方式:输入时钟（CLKIN）（0.25-15）（31个系数）(2)DIV(分频器)方式:输入时钟（CLKIN2或4）,C548、C5402、C5410等软件配置PLL的方法对时钟方式寄存器(CLKMD)编程：,软件配置PLL时复位状态的时钟方式由CLKMDx引脚状态决定:,启动后的时钟方式由寄存器CLKMD决定，CLKMD是存储器映射寄存器，地址58H。,PLL状态位1表示PLL,方式选择位1表示采用PLL,PLL开关,PLL计数器,PLL除数,PLL乘数,由PLLNDIV、PLLDIV、PLLMUL决定的乘系数表：,CLKMD寄存器,PLLCOUNT的设定：PLL的锁定时间指PLL开始工作到能够稳定的为DSP提供时钟的时间，锁定时间与输出频率有关。,例2.6.1：对于C549，如果CLKIN=13MHz，需要把时钟从DIV模式转换到PLLx3模式。计算：CLKIN=13MHz其周期为0.0769usPLL*3模式，CLKOUT=40MHz查表锁定时间为19usPLLCOUNT=19/（160.0769）=15.44即：PLLCOUNT16取PLLCOUNT=18(十进制)，用下面指令初始化CLKMD寄存器：,Pllcount锁定时间/16*时钟周期,4、主机接口HPI,1）、DSPHPI接口结构：（1）标准型8位HPI8接口，C542C549内含标准型HPI8接口。（2）增强型8位HPI8接口，C5402、C5410内含增强型HPI8接口（3）增强型16位HPI16接口，C5410以上为增强型HPI16接口。（4）增强型32位HPI32接口，C6000以上具有增强型HPI32接口。,增强型HPI与标准型HPI的主要区别是：,(HPIC)HPI控制寄存器，54x和主机都能访问，RAM映射地址002CH。(HPID)HPI数据锁存器，只能由主机访问。(HPIA)HPI地址寄存器，只能由主机访问，内容是当前寻址的HPI存储单元地址。HPIA具有自动增量特性，每次读事后增1；每次写事前增1。HPI存储器（DARAM）中指定的2K空间，从1000H-17FFH。主机给出的地址线是16位，但是只要其最低有效位11位就可以寻址2K空间，范围0-7FFH。,2）、标准HPI的两种工作方式：a、SAM（Shared-AccessMode）方式共享访问方式是比较常用的操作方式。在SAM方式下，主机和C54x都能寻址HPI存储器，异步工作的主机的寻址可以在HPI内部重新得到同步。如果C54x与主机的访问周期发生冲突，则主机具有寻址优先权，C54x等待一个周期。b、HOM（HostOnlyMode）方式在HOM方式下，只能让主机寻址HPI存储器，C54x则处于复位状态或者处在所有内部和外部时钟都停止工作的IDLE2空闲状态（最小功耗状态）。c、增强型HPI都工作在SAM方式。,3）、主机与C54x之间的高速数据传送：在SAM工作方式主机运行速度为：Fh=(Fdn）/5其中：Fd是DSP的CLKOUT频率5表示HPI每5个CLKOUT周期传送一位n是主机每进行一次外部寻址的周期数，通常n为4(3)如果，CLKOUT周期是25ns(40MHz)，n取4，则主机的运行频率可达到:Fh=(40 x4)/5=32MHz且不需插入等待周期。此时数据传输率为64Mb/s即：(32M/4)x8=64M在HOM方式主机与C54x的时钟速率无关，可以用更快的速度传输数据，主机可以每50ns寻址一个字节即160Mb/s（20Mx8=160M）。,4）、主机接口控制和控制寄存器HPIC：HPI寄存器的控制：主机和C54x之间有两条控制线HCNTL0和HCNTL1可以控制主机对HPI寄存器的访问。,控制寄存器HPIC：HPIC是一个16位的寄存器，主机必须用相同内容的两个字节来管理HPIC，但是这16位中只有低4位是有效的控制位来控制HPI的操作。,主机和C54x寻址HPIC寄存器的结果：,HOST不能读,HOST不能写,DSP不能读写,5）、C54x芯片HPI接口的信号和功能：,HPI系统连接框图：,6）、主机读/写HPI的过程：一个完整的HPI通信过程分为三个步骤:写HPIC,设置HPI控制参数;写HPIA,指明HPI要访问的DSP内部存储器地址;通过访问HPID来实现访问DSP内部存储器。,如果不需要改变HPI的控制参数的话,只需在第一次设置HPIC就可以了,以后的工作就可以交给主机负责。当HCNTL选择自增模式时,每次访问HPID后,HPIA中的地址都会自动加1;下一次访问HPID之前,无需访问HPIA,提高了通信速度,特别适用于访问大片连续地址的单元。,