描述HPI接口的工作原理及C8051F060和TMS320VC5409(簡稱C5409)之間的接口電路設計，給出了HPI接口的軟件設計。該系統具有設計靈活、數據傳輸速度快、適用于其他含有HPI接口的DSP應用系統，為開發人員提供了一種便捷穩定的數據共享、傳輸方式。
1TMS320VC5409的HPI-8接口
C5409的HPI-8是一個增強型8位HPI8接口，主要用來與主處理器接口。C5409內部有32K的RAM空間，除了DSP本身可以訪問該RAM區域外，主機也可以通過HPI口實現對整個RAM的訪問，從而實現主機與DSP的通信。HPI-8接口通過HPI控制寄存器HPIC、地址寄存器HPIA、數據寄存器HPID等3個HPI寄存器進行控制和實現數據傳輸。各寄存器功能如下:HPI-8地址寄存器(HPIA)，該寄存器只能由主機對其直接訪問，寄存器中存放當前尋址HPI-8存儲單元地址。HPI-8邏輯控制單元(HPIC)。主機和C5409都能對它進行直接訪問，它映射到C5409的數據空間002CH單元。HPIC只有4位用于控制HPI的操作，由于HPIC的高8位和低8位是相同的，因此這4位分別位于高字節和低字節的低4位。Bit0/8(BOB)———用于字節順序控制，BOB=1表示第1個字節為低字節，否則第1個字節為高字節。Bitl/9(SMOD)———訪問模式控制，SMOD=l表示共享訪問模式(SAM)，否則為主機訪問模式(HOM)。Bit2/10(DSPINT)———主機通過將該位寫l來向DSP發送1次HPI中斷。Bit3/11(H1NT)———DSP通過向該位置l，使外部引腳HINT產生一個低電平作為給主機的中斷，中斷的清除必須由主機向該位寫l來清除。HPI-8數據鎖存器(HPID)，只能由主機對其進行訪問，主機通過讀寫該寄存器來實現對共享RAM的讀寫，RAM的地址則由HPIA地址寄存器的內容來決定。因此，主機對DSP的訪問過程是，先往HPI地址寄存器HPIA寫入欲訪問的地址，然后再對數據寄存器HPID進行讀或寫訪問。
HPI接口信號包括:
HCS———片選信號。作為HPI-8的使能輸入端，在每次尋址期間為低電平，在兩次尋址期間也可以停留在低電平。
HAS———地址選通信號，此信號用于主機的數據線和地址線復用的情況。當不用時此信號應接高。
HBIL———字節識別信號，用于識別主機傳送過來的是第一個字節還是第二個字節。當HBIL=0時為第一個字節，HBIL=1時為第二個字節。
HCNTL1/HCNTL0———主機控制信號，HPI寄存器的訪問地址信號，主機用來選擇訪問的HPI寄存器。當HCNTL1/HCNTL0為00時，表明主機訪問HPIC;當為01時，表明主機訪問用HPIA指向的HPID，每讀一次，HPIA事后增加1，每寫一次，HPIA事先增加1;當為10時，表明主機訪問HPIA;當為11時，表明主機訪問HPID，而HPIA不受影響。當主機訪問HPI時，先完成外部接口部分的操作，即先初始化HPIC寄存器，然后初始化HPIA寄存器，再從HPID寄存器中讀出或寫入數據，一般在DSP的初始化程序中對HPIC進行了初始化后就無須再對HPIC操作了，其余的工作就完全由主機完成。HPI的傳送控制是由HPI-8內部選通信號實現的，由3個信號完成:/HDS1、/HDS2、/HCS。由圖1HPI-8內部選通邏輯電路圖可知，只有當/HDS1、/HDS2信號不同時為零，且/HCS信號為低電平時，內部HPI才被選通。
圖1HPI-8內部選通邏輯電路圖
2HPI接口設計
2.1HPI接口電路設計
C8051F060與C5409的HPI接口電路圖如圖2所示。圖中將C8051F060的端口P1和HPI的8位數據線HD0～HD7相連作為數據傳輸通道，P20～P23設置為輸出以控制HPI口的操作。其中P20和P21分別連接HCNTL0和HCNTLl以實現對HPIC、HPIA和HPID寄存器的訪問，P22連接字節識別信號HBIL可控制讀寫數據是屬16位字的第一字節還是第二字節，P23作為讀寫控制選通信號連接HR/W，P24與P25分別連接/HDS1和/HDS2，同與P26相連的信號/HCS一起作為數據選通信號來鎖存有效的HCNTL0/1、HBIL和HR/W信號。地址鎖存信號/HAS與P27相連，為簡化設計，可以直接將/HAS和/HDS2置為高電平，/HCS置為低電平。P33作為檢測HRDY信號的輸入端，當HPI準備好時，HRDY輸出高電平有效。P34作為輸入與HPI口的主機中斷信號/HINT相連。由HPI接口的原理可知，在HCNTL0/1、HBIL和HR/W信號有效之后，設置HDS1、/HCS為低電平可實現讀寫的數據選通，從而完成C8051F060對C5409HPI口的讀寫操作。在數據交換過程中，C8051F060向HPI發送數據可通過置C5409的HPI控制寄存器HPIC中的DSPINT位為1來中斷C5409。C8051F060接收來自HPI的數據時則可用查詢方式。當C5409準備發送數據時，置/HINT信號為低。當C8051F060查詢到P34為低時，系統將調用接收數據子程序來實現數據的接收。
圖2C8051F060與C5409的HPI接口電路圖
2.2HPI接口軟件設計
HPI的數據傳輸分外部傳輸和內部傳輸。外部傳輸是指主機和HPI寄存器之間的傳輸，由主機發出指令完成。內部傳輸是指HPI寄存器和DSP內部RAM之間的傳輸，由DSP內部的DMA控制器自動完成。主機在進行外部傳輸時，要先檢查內部傳輸是否完成，這是通過檢測HRDY信號實現的。外部傳輸操作的一般步驟是:檢查HRDY信號的電平。為高，表示可以進行傳輸;為低，表示DSP正在進行內部傳輸，此時不能進行外部傳輸。主機對HPI-8口進行數據讀寫需要三個步驟:設置控制寄存器，寫地址寄存器，讀寫數據寄存器。在寄存器讀寫過程中，主機通過端口發送控制信號，檢測狀態信號，完成對HPI口訪問的時序模擬，雙方通過向對方發送中斷通知對方數據已經準備好，通過檢測對方設置的狀態判斷對方是否準備好接受數據。
具體設置過程如下：
a)首先初始化HPIC寄存器，特別是BOB位。具體方法為:先設置HCNTL1=HCNTL0=0，選擇將要對HPIC進行操作。然后將HPIC的值寫入HPI。注意HPIC的高8位和低8位是一樣的。
b)設置地址寄存器HPIA。先設置HCNTL1=1&HCNTL0=0，選擇將要對HPIA進行操作。然后將要訪問的C54x片內RAM的地址寫入HPI，高8位先寫，低8位后寫。
c)讀寫C54x的片內RAM。先設置HCNTL1/0，選擇將要對數據鎖存器HPID進行操作。如果設置HCNTL1=0&HCNTL0=1，表示使用地址自動增加模式;如果設置HCNTL0=HCNTL1=1時，表示不使用地址自動增加模式，這時完成讀寫操作后，地址寄存器HPIA將不會變。
以下是C8051F060的HP I接口程序:
(1) 讀HPID寄存器程序
unsigned int HP ID_Read ( )
{
unsigned char H_Byte，L_Byte;
HDS2 = 1;
HCS = 0; 使能HP I
HCNTL0 = 1;
HCNTL1 = 0; 主機可讀寫HPID
HB IL = 0; 當前是第一字節
HRW = 1; 主機要求讀選通HPI
HDS1 = 0; 開始數據操作
H_Byte = P1; 讀出高8位數據
Delay(2) ; 等待數據讀出完成
HDS1 = 1; 結束數據操作
HB IL = 1; 當前是第二字節
HRW = 1; 主機要求讀選通HPI
HDS1 = 0; 開始數據操作
L_Byte = P1; 讀出低8位數據
Delay(2) ; 等待數據讀出完成
HDS1 = 1; 結束數據操作
}
(2) 寫HPID寄存器程序
void HPID_Write ( unsigned intW_data)
{
HDS2 = 1;
HCS = 0; 使能HP I
HCNTL0 = 1;
HCNTL1 = 0; 主機可讀寫HPID
HB IL = 0; 當前是第一字節
HRW = 0; 主機要求寫選通HPI
HDS1 = 0; 開始數據操作
P1 = ( unsigned char) ( (W_data > > 8) &0xFF) ; 寫入高8位數據
Delay(2) ; 等待數據寫入完成
HDS1 = 1; 結束數據操作
HB IL = 1; 當前是第二字節
HRW = 0; 主機要求寫選通HPI
HDS1 = 0; 開始數據操作
P1 = ( unsigned char) (W_data&0xFF) ; 寫入低8位數據
Delay(2) ; 等待數據寫入完成
HDS1 = 1; 結束數據操作
}
3結束語
本設計方案具有硬件結構簡單、使用方便等優點，有很好的使用價值。經在某導航系統中實際使用的效果來看，證明該設計方案簡單、性能穩定、高效可靠，達到了預期的設計目的。