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1、学号 09750214DSP原理及应用设计说明书基于PC机并口与 DSP的HPI接口通信设计起止日期:2012年12月17日至2012年 12月 22 日学生姓名崔开班级09电气2班成绩指导教师（签字）控制与机械工程学院2012年12月22日天津城市建设学院课程设计任务书20122013学年第一学期控制与机械工程学院 学院 电气工程及其自动化 专业09电气2 班级 课程设计名称：DSP原理及应用设计题目： 基于PC机并口与DSP的HPI接口通信设计完成期限：自 2012 年12月_17_日至2012年12 月_22_日共1周 设计依据、要求及主要内容（可另加附页）：一、课程设计的目的通过本课程
2、设计，锻炼学生查阅资料、方案比较、运用知识的能力。使学生掌握C54系列DSP芯片的结构、原理和典型应用，并且能够熟悉DSP的开发流程和基本的设计方法，既巩固所学的基础理论知识，又为学生日后从事开发设计奠定基础。二、课程设计的内容及要求主机接口 HPI是一种高速、异步并行接口，本次设计要实现TMS320C54X!过HPI与PC机并行通信，完成：1、设计相关硬件电路。2、通信软件设计。3、书写设计说明书三、参考资料：1、 吴冬梅张玉杰北京大学出版社DSP技术及应用2、 戴明桢周建江北京航天航空大学出版社TMS320C54XDS结构、原理及应用3、 王安民陈明欣清华大学出版社TMS320C54XXD
3、S实用技术4、苏涛.DSP实用技术.西安：西安电子科技大学出版社5、米根锁，王瑞峰.用DSP的主机接口 HPI实现DSP与PC机间通信J.自动化与仪器仪 表,2005,31 （6）:75-76.指导教师（签字）：批准日期：年月日教研室主任（签字）：目录摘要3一、总体设计方案 3二、硬件系统设计 4三、软件系统设计 61、通信协议： .62、程序的执行: 6四、心得体会 7五、参考文献 8六、附录 9附录1 9附录2 13摘要：以 TMS32C542为例，介绍了其系列 DSP(digitalsignalprocess ing)芯片 HPI(hostportinteface)口的各个组成部分及其功
4、能，并以AT89C51单片机作为主处理机，阐述了与TMS320C542之间实现数据共享的方法，成功地解决了主处理机通过HPI接口对DSP内部数据进行在线修改和实时监控的问题。最后给出了如何用 HPI口实现程序的加载引导，以提高程序运行速度的方法。关键词：TMS320C54X DSP HPI 口；一、总体设计方案DSF作为一种先进的可编程处理器，近几年来应用极其广泛。其中，TMS32OC54是TI公司推出的定点系列数字信号处理芯片，它具有运算速度高、CPU吉构优化、功耗低和智能化外设等特点，特别适用于实时嵌入式系统的开发。它已成为数字产品设计中低成本、低功耗、高性能的数字信号处理芯片的首选，在便
5、携式仪器、消 费类电子、医疗设备等领域得到广泛的应用。但我们在学习中发现TMS320C54系列芯片存在2个应用问题：DSP应用系统一旦开发完成投入使用后，再想对DSP内的数据进行监控，或者在线修改很不方便，不管是接串口，还是接I /0口都要占用DS啲硬件资源，同时软件的开销也非常大。在DSPT展程序/数据存储器时，FLASH因其烧写方便而较为常用，但这类器件数据存取速度慢，难以满足DS系统高速运行的要求。这也是限制TMS320C54广泛应用的一个因素。此外，TI的TMS320C5系列DSP芯片内部提供了标准的 8位HPI主机接口，用来与主设备或者主处理器接口，在通过HPI 口和主机通信的过程中
6、，完全没有硬件和软件的开销，而由DSP自身的硬件协调冲突，从而不会打断DSPE常程序的运行，且利用 HPI 口，还能成功地进行程序加载引导。传感器采集到的模拟信号经过滤波放大后，由模/数转换器转换成相应的数字信号，再由DSP（TMS320C54x）进行数字信号处理，将处理后的数据通 HPI（主机接口）传送到单片机（C8051F020）中,单片机内嵌入TCP/IP协议, 它主要负责数据的远程通信 ,完成网络数据的拆包与主机接口数据的打包。单片机通过并行接口与以太网控制 器连接，以中断方式实现并行通信。以太网控制器接收到网络传输到的数据后，通过MA比较、CR（校验后，存到接收缓冲区；收满一帧后，以
7、中断方式通知单片机。单片机对接收到的数据进行判断，如果是UD数据包，则检查IP地址和端口号，如果正确则接收数据包，并解包，然后将数据部分发送至 DSP反之，如果接收到DSP发送来的 数据，则将数据按照UD协议格式打包，然后送到以太网控制器中的发送缓冲区，传输到网络上。TMS320C54系列DS与PC机通信的方式有两种：一种是利用DSP的主机接口 HPI与PC并行口连接，由软件来设定通信波特率和握手方式。另一种方式是通过专用的异步通信芯片来实现，它可以实现DSP与 PC机的高速数据通信。本次设计主要采用第一种方式来实现。图1硬件系统框图二、硬件系统设计通过TMS320C5416DS的 HPI接口
8、与C8051F020单片机连接可以实现 CPU间的级连，使系统达到双 CPU勺处理速度。硬件连接如图2所示o图 2TMS320C54与C8051F02 啲连接以TMS320VC54（简称为54x）包含的增强型HPI-8接口为例，它与外部主机或微处理器的连接 ，其具有单独 的8根数据线HD0- HD利10根控制线。控制信号的时序逻辑。主机主动通过HPI 口访问DSP,除了对主机发中断（通过置HPIC寄存器的HINT位,可以使HINT线有效）或清除主机发来的中断 （通过清HPIC寄存器的DSPINT标志） 需要DSF干涉外,54x的CPU!乎不用进行其他操作，片内的DM通道会自动辅助完成 RAMS
9、和HPI数据寄存器的数 据传输。主机由HCNTL0/1线来确定选择HPI的某个控制寄存器。通过对这 4个寄存器的访问，就可以在所设安全机制的允许范围下读/写DSP勺所有或部分片内RAM因为DS撮小的存储单位是字（16位），因此对于HPI-8,每 个的传递必须要有2个传递周期才能完成。HBLL言号用于区分传递的字节是当前字的第一字节还是第二字节。通过设置HPIC寄存器的BOB位,可以决定第一字节是这个字的高字节还是低字节。通过HPI实现程序下载属于54x程序加载的五种途径之一。在需要与主机连接的应用设计中，采用HPI程序加载方式可以使电路设计简化，省去外部并行或串行的 R0或FLASH程序存储器
10、。DSP勺主机接口有两种工作方式，共享寻址方式（SAM）和仅主机寻址方式（HOM）o DSP和单片机都可以访问片 内存储器，当单片机与DS肪问冲突时，单片机有优先权，DSP则等待一个周期。单片机先向DSP写入控制字，设置工作模式，然后将访问地址写入 HPIA,再对HPID进行读写，即可读出和写 入指定的存储单元。由 HBIL、HC2NTL1 HCNTL（区分16位数据的高、低字节。将单片机的低三位地址线A2、A1、A0分另接至U HBIL、HCNTL1 HCNTL上。单片机向DSF存储器写数据的部分代码如下 ：;单片机向HPIC写控制字0000H0000000movDPTR，#4（HmovA，
11、#00HmovxDPTR，A ; 第一字节 ，HCNTL1/0=00，HBIL=0movDPTR，#4004HmovA，#00HmovxDPTR，A ; 第二字节 ，HCNTL1/0=00，HBIL=1;向HPIA寄存器写要访问的地址 1000HmovDPTR，#4002HmovA，#10HmovxDPTR，A ; 第一字节 ，HCNTL1/0=10，HBIL=0movDPTR，#4006HmovA，#00HmovxDPTR，A ; 第二字节 ，HCNTL1/0=10，HBIL=1；向HPID寄存器写数据1234HmovDPTR，#4001HmovA，#12HmovxDPTR，A ; 第一字节
12、 ，HCNTL1/0=01，HBIL=0movDPTR，#4005HmovA，#34HmovxDPTR，A ; 第二字节 ，HCNTL1/0=01，HBIL=1C8051F020单片机和DSP芯片上有丰富的片上资源。C8051F020芯片上有可编程增益放大器的ADC，可供扩展；可程控更新的DAC;64kB在系统可编程FLASH存储器；外部存储器接口 ，SPI、SMBu和UAR串行接口等，方便扩展 键盘、LCD液晶显示屏等外围设备。TMS320C54XDSP供了 McBSPs侈通道缓冲串口 ），允许与其他的54x设备、 编解码器等进行直接接口 ；包括6通道的DMAg制器，用于执行独立的数据传输。
13、因此选择这样的SOC片上系统）作为该智能仪器的网络接口的核心器件 ，使得该接口具有广泛的扩展功能。TMS320C541芯片介绍TMS320VC541是TI新一代16位定点数字信号处理器，它的微处理器采用修正的增强型哈佛结构，操作速 度可达160MIPS。片内有CPU 8条总线、RAM RO及片内外设等硬件配置。以及高度专业化的指令系统，使其 具有集成度高、扩展性好、处理功能强、功耗低等优点，可以满足众多领域的适时性处理要求等特点。目前，TMS320C541都有C语言和汇编语言开发工具，这使得开发 DSP程序更加方便和高效。在某些情况下 使用C语言会比较好，但是有时就需要用汇编语言，这时我们就可
14、以采用C语言和汇编语言的混合编程方法来实现，以达到最佳地利用 DSP芯片软硬件资源的目的。在CVD为核心CPU!电源的同时，DVD为输入/输出接口提供电源。 VSS既是提供输入/输出接口电源又是CPI电 源。U12 互7左910辽131415HDD HDIHD2HD3HD4HD5HD6HD7ZHDS1/HCSHCNTLx HBILHRD-Y /HINTHRAW/HAS HPIENATMS320VC.5416图3TMS320C541芯片引脚图三、软件系统设计在硬件设计的基础上，从 HPI到PC并行端接口的软件设计可以分为两部分：引导装载阶段和核心阶段。通过实例，核心过程集中了数据传输的几种情况主
15、要包括：1、通信协议：数据从程序存储区传输到 PC;数据从数据存储区传输到 PC;数据从PC专输到程序存储区；数据从PC专输到数据存储区；2、程序的执行：在一个应用中并不是上面的几种传输情况都是必需的，但其中通信协议是必须的程序，因为主机和DSP芯片之间只有依靠该协议才能交换信息，如执行程序的命令、起始地址、传输数据的数量等。下面是用TMS320C54汇编语言实现上述的核心软件部分。程序主要由主程序、DPM DDMDLD DLP DMPREGHOSTAC和EXECUT等模块组成，各种模块的作用如下。(1) DPM:数据从程序存储区传输到 PG(2) DDM:数据从数据存储区传输到 PG(3) DLD:数据从PC专输到程序存储区。(4) DLP:数据从PC专输到数据存储区(5) DMPREG保存环境
