PCI总线高速数据传输设计方案分析

TMS320C6713是ＴＩ公司在TMS320C6711的基础上推出的Ｃ６０００系列新一代浮点DSP芯片，它是目前为止Ｃ６０００系列DSP芯片中性能最高的一种。TMS320C6713可在２５５ＭＨｚ的时钟频率下实现１８００ＭＩＰＳ／１３５０ＭＦＬＯＰＳ的定点和浮点运算，因而可极大地满足通信、雷达、数字电视等高科技领域对信号处理实时性的要求。同时其主机口（HPI）可灵活地和ＰＣＩ总线控制器相连接。而ＰＣ机则可通过ＰＣＩ总线控制器直接访问TMS320C6713的存储空间和外围设备，从而实现ＰＣ机与TMS320C6713之间的高速数据传输。
　　在TMS320C6713 DSP与ＰＣ机实现高速数据传输的方案中，可选用ＰＬＸ公司的PCI9052作为两者之间的接口；同时选用ＰＬＸ公司的ＮＭ９３ＣＳ４６作为加载PCI9052配置信息的串行ＥＥＰＲＯＭ；而用ＴＩ公司的SN74CBTD3384作为 PCI9052与TMS320C6713HPI之间的电平转换芯片。
　　１　TMS320C6713的HPI简介
　　
　　１．１ TMS320C6713 HPI的接口信号
　　TMS320C6713的HPI是一个１６位宽的并行端口。主机（上位机）掌管着该端口的主控权，可通过HPI直接访问TMS320C6713的存储空间和外围设备。表１给出了TMS320C6713HPI接口信号的基本特征。下面对它们的具体工作方式进行说明：
　　ＨＤ［１５：０］：可以用作数据和地址的共用总线，通过ＨＤ［１５：０］传送的数据包括控制寄存器的设置值、初始化的访问地址以及要传输的数据。
　　ＨＣＮＴＬ［１：０］：用于控制当前访问的是HPI的哪一个寄存器，该信号同时还提供了一个对HPI数据寄存器（HPIＤ）进行地址自增的访问方式。在该方式下，主机会连续地访问一个线性存储区域，而无需反复向HPIＡ写入需要的地址。表２给出了ＨＣＮＴＬ［１：０］控制信号的功能。
　　ＨＨＷＩＬ信号：用于表明并区分ＨＤ［１５：０］上传输的是３２位数据中的高１６位还是低１６位。由于TMS320C6713芯片结构决定了它与主机间所有的数据交换都是３２位，而HPI端口为１６位，所以每次数据访问都需要进行两次存取，而由HPI自动将ＨＤ［１５：０］上连续的两个１６位数据合成３２位，当然，也可以用其进行反向分解。
　　ＨＡＳ信号：用于复用地址数据总线的主机。它可使ＨＣＮＴＬ、ＨＨＷＩＬ和ＨＲ／Ｗ信号在一个存取周期中快速地实现状态转换。对于地址数据复用的总线来说，也可以为数据／地址的切换留出更多的时间。
　　ＨＣＳ、ＨＤＳ１和ＨＤＳ２信号：这三种信号可在片内组合为一个低有效的ＨＳＴＲＯＢＥ信号，如图１所示。其作用是，在读取时，在ＨＳＴＲＯＢＥ信号的下降沿锁存输入的HPI控制信号，包括ＨＨＷＩＬ、ＨＲ／Ｗ和ＨＣ-ＮＴＬ［１：０］；而在写入时，其下降沿和读取时作用相同，其上升沿则锁存写入的数据。
　　ＨＲＤＹ信号：用于表明HPI是否已准备好传输数据，其作用是在接口时序上插入等待状态。如果前一次HPI的访问尚未完成，那么当前访问的第一个半字的存取需要等待，此时，HPI会置ＨＲＤＹ信号为高。
　　表1 HPI接口信号描述
　　信 号 管 脚 号 管 脚 数 信 号 功 能
　　HD［15:1］ 从低到高依次为147、152、155、154、156、159、161、164、165、166、167、168、172、173、174 16 数据/地址总线
　　HCNTL［1:0］ 从低到高依次是146、144 2 HPI访问类型控制
　　HHWIL 139 1 确认半字（16位）输入
　　HAS 135 1 对复用地址数据总线的主机区分地址和数据
　　HR/W 143 1 读/写选择
　　HCS 145 1 输入数据选通
　　HDS1/HDS2 从低到高依次是152、151 2 输入数据选通
　　HRDY 140 1 访问HPI状态准备好
　　HINT 139 1 向主机发出的中断信号
　　表2 HCNTL［1:0］控制信号的功能
　　HCNTL1 HCNTL0 功 能
　　0 0 主机可以对HPI的控制寄存器HPIC进行读写
　　0 1 主机可以对HPI地址寄存器HPIA的进行读写
　　1 0 主机可以对HPID的数据寄存器进行读写操作，此时HPIA采用以字为单位的地址自增方式
　　1 1 主机可以对HPID的数据寄存器进行读写操作，但此时HPIA不受影响
　　１．２ TMS320C6713 HPI的控制寄存器
　　在TMS320C6713 HPI中，可利用三个寄存器来完成主设备和ＣＰＵ的通信，它们是HPI数据寄存器（HPIＤ）、HPI地址寄存器（HPIＡ）和HPI控制寄存器（HPIＣ）。主机可对这三个寄存器进行读写，而ＣＰＵ只能对HPIＣ进行访问。HPIＤ中存放的是主机从存储空间中读取的数据，或者是主机向TMS320C6713的存储空间中写入的数据。HPIＡ中存放的是主机访问TMS320C6713存储空间的地址，其最低两位固定为零。HPIＣ中存放的是TMS320C6713的控制信息，其高１６位和低１６位内容相同。
　　主机对HPI进行访问的次序为：初始化HPIＣ、初始化HPIＡ、从HPIＤ寄存器中读取或向其写入数据。在初始化HPIＣ时，ＨＷＯＢ位的设置是关键，它决定着高１６位与低１６位的传输次序。
　　２ PCI9052与TMS320C6713HPI的接口
　　PCI9052是ＰＬＸ公司继PCI9050之后推出的用于低成本适配器的总线目标接口芯片。它支持ＰＣＩ２．１协议规范，在３３ＭＨｚ的总线时钟频率下，其峰值传输速度可达１３２ＭＢ／ｓ，因而可大大改善数据传输中的瓶颈问题。同时它还具有方便灵活的开发特点，正是这些特点使其在ＰＣＩ从模式接口卡的设计中得到了广泛的应用。