【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 解決主機(jī)和目標(biāo)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換是一個(gè)非常復(fù)雜的問(wèn)題。傳統(tǒng)方式是采用DMA（Direct Memory Access）或全局存儲(chǔ)器（Global Memory）完成多機(jī)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)共享。但是在DMA方式下，讀寫(xiě)共享內(nèi)存必須要求另一個(gè)處理器處于停止工作的狀態(tài)。所以DMA的共享存儲(chǔ)器方式往往不為人所用。圖38　電源電路TMS320C5x是傳統(tǒng)DSP芯片，不但有傳統(tǒng)的DMA接口，而且使用了全局存儲(chǔ)器（Global Memory）的方法為解決該問(wèn)題提供了2種選擇。所謂全局存儲(chǔ)器即是由多個(gè)處理器所共享的存儲(chǔ)器。在使用全局存儲(chǔ)器的應(yīng)用系統(tǒng)中，DSP處理器的地址空間被分成局部塊（Local Section）和全局塊（Global Section）。局部塊用于完成處理器自己的工作，而全局塊則用來(lái)完成與其他處理器的通信工作。在TMS320C5x器件中，使用全局存儲(chǔ)器分配寄存器GREG完成對(duì)全局內(nèi)存的管理工作。全局存儲(chǔ)器分配寄存器制定部分DSP內(nèi)存為全局內(nèi)存（范圍從256~32K）。TMS320C5x器件能夠分配全局?jǐn)?shù)據(jù)內(nèi)存空間并通過(guò)總線請(qǐng)求（BusRequest）和控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)與該內(nèi)存的通信。當(dāng)某個(gè)DSP需要對(duì)全局內(nèi)存的控制權(quán)時(shí)，需要通過(guò)外部邏輯進(jìn)行全局內(nèi)存控制權(quán)的裁決，然后將裁決的結(jié)果通知某個(gè)TMS320C5x，于是該DSP就擁有對(duì)全局內(nèi)存的控制權(quán)。顯然，使用全局內(nèi)存的方式來(lái)完成多DSP的共享數(shù)據(jù)通信是非常方便的。但是，應(yīng)用系統(tǒng)中往往使用單片機(jī)作為主機(jī)，DSP作為目標(biāo)系統(tǒng)構(gòu)成。而當(dāng)前使用最多的單片機(jī)往往是8位機(jī)。于是，使用16位的共享內(nèi)存完成主機(jī)與DSP的數(shù)據(jù)交換不是處理太復(fù)雜就是資源利用不充分。為了解決DSP與低檔8位主機(jī)的數(shù)據(jù)交換問(wèn)題，德州儀器公司在TMS320C5x系列的’LC57和’C57S中使用了HPI端口，而且該HPI端口在德州儀器公司最新推出的TMS320C54x系列的器件中得到了保持。本系統(tǒng)就是采用TMS320VC5402的HPI端口來(lái)實(shí)現(xiàn)DSP和單片機(jī)的通信。HPI的管腳說(shuō)明下面詳細(xì)介紹一下HPI的各個(gè)管腳的功能。HAS：地址選通輸入。HAS和具有復(fù)合的地址和數(shù)據(jù)總線的主機(jī)的ALE或者等效管腳相連。HBIL：Byte指示輸入。可與主機(jī)的地址或者控制信號(hào)相連。表明傳送的數(shù)據(jù)是第一或是第二字節(jié)：HBIL=0表明是第一字節(jié)；HBIL=1表明是第二字節(jié)。HCNTL0、HCNTL1：主機(jī)控制輸入。主機(jī)通過(guò)這兩個(gè)信號(hào)尋址HPIA寄存器、HPI數(shù)據(jù)鎖存（帶地址增選擇）或者HPIC寄存器。HCS：片選信號(hào)。HPI的使能輸入端，在存取操作時(shí)它必須為低電平。HD0HD7：并行雙向三態(tài)數(shù)據(jù)總線。直接與主機(jī)的8位數(shù)據(jù)總線相連接。未輸出的情況下為高阻態(tài)。HDSHDS2：數(shù)據(jù)選通輸入。在主機(jī)的存取周期中用來(lái)控制數(shù)據(jù)的傳輸。HINT：主機(jī)中斷輸出。由HPIC中的HINT位來(lái)控制，DSP通過(guò)寫(xiě)HPIC寄存器改變?cè)撘_的輸出，進(jìn)而中斷主機(jī)的工作。HRDY：HPI準(zhǔn)備輸出。為高電平時(shí)，表明HPI準(zhǔn)備好傳輸數(shù)據(jù)；為低電平時(shí)表明HPI正在忙于傳輸以前的數(shù)據(jù)。HR/W：讀/寫(xiě)輸入。當(dāng)主機(jī)讀DSP時(shí)，HR/W為高電平；而當(dāng)主機(jī)寫(xiě)DSP時(shí)，HR/W為低電平。 接口硬件電路設(shè)計(jì)54xxDSP的外部I/，而大部分51單片機(jī)用的是5V的邏輯電平。前者輸出高電平，；后者輸入高電平。所以前者的輸出可以直接接到后者的輸入。所以前者的輸入和后者的輸出不能直接連接，需要做電平轉(zhuǎn)換，這里同樣選用TI74LVC16245A芯片來(lái)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。硬件連接示意圖如圖39所示圖39　HPI硬件連接圖4　　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)DSP系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括對(duì)DSP的初始化、A/D采樣和信號(hào)處理等，主程序很簡(jiǎn)單，圖41是其流程圖。系統(tǒng)上電復(fù)位或熱啟動(dòng)后，先初始化各變量、寄存器為系統(tǒng)正常執(zhí)行各項(xiàng)功能做準(zhǔn)備，準(zhǔn)備完畢后，等待來(lái)自主機(jī)的指令進(jìn)入相應(yīng)的工作，工作完畢后，繼續(xù)等待。開(kāi)始系統(tǒng)初始化等待主機(jī)對(duì)DSP的中斷取得主機(jī)指令進(jìn)入相應(yīng)工作模式圖41　DSP主程序流程圖初始化一方面是設(shè)置DSP的工作環(huán)境，另一方面是為后面的信號(hào)處理做準(zhǔn)備，具體地說(shuō)主要包括以下功能。設(shè)置寄存器TMS320VC5402 DSP芯片上電復(fù)位之后處于預(yù)先設(shè)定的狀態(tài)，無(wú)論是狀態(tài)寄存器還是控制寄存器都有一個(gè)確定的數(shù)值。例如，復(fù)位之后，控制寄存器PMST中的IPTR均為1，從而將矢量映射到程序存儲(chǔ)空間的第511頁(yè)，這意味著復(fù)位矢量總是駐留在程序空間的FF80H處。DSP芯片復(fù)位之后，需要對(duì)芯片的堆棧指針（SP）、存儲(chǔ)器映射的外設(shè)控制寄存器（SWWSR和BSCR）、狀態(tài)寄存器（ST0和ST1）及模式控制寄存器（PMST）等進(jìn)行初始化以適應(yīng)不同的要求。同時(shí)中斷矢量表示每個(gè)DSP系統(tǒng)必須用到的，對(duì)中斷矢量表進(jìn)行初始化是DSP初始化的一個(gè)重要組成部分。在本系統(tǒng)中設(shè)置DSP的工作方式為微處理器方式；將OVLY位置1，使DARAM既映射到數(shù)據(jù)空間，又映射到數(shù)據(jù)空間；在C54x里中斷矢量可映射到程序空間任何一個(gè)非保留的128字長(zhǎng)的頁(yè)，這樣可以很方便地改變中斷的入口地址。IPTR就是存放中斷入口的頁(yè)面地址的。在本設(shè)計(jì)中，將中斷向量表映射到了第一頁(yè)，所以在初始化PMST時(shí)IPTR應(yīng)為000000001。設(shè)置定時(shí)器在系統(tǒng)中，定時(shí)器用來(lái)對(duì)信號(hào)的脈寬計(jì)數(shù)。C54x定時(shí)中斷的周期為CLKOUT（TDDR+1）（PRD+1），并且定時(shí)控制寄存器（TCR）中的TSS位可以停止或者啟動(dòng)片內(nèi)定時(shí)器。本系統(tǒng)中，并不需要發(fā)生定時(shí)中斷，而是利用定時(shí)器對(duì)脈寬進(jìn)行計(jì)數(shù)。在此，設(shè)置TDDR為9，PRD為2499，CLKOUT為10ns，（9+1）（2499+1）=250μs，大于需要定時(shí)的脈沖寬度，因此在計(jì)數(shù)過(guò)程中不會(huì)發(fā)生中斷。中斷設(shè)置在系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的采集是在中斷服務(wù)程序中進(jìn)行的，用到了3個(gè)外部中斷INT0~INT3，為了在觸發(fā)信號(hào)到來(lái)時(shí)，中斷能得到正確響應(yīng)，必須對(duì)中斷進(jìn)行設(shè)置，包括對(duì)屏蔽寄存器IMR的設(shè)置和對(duì)PMST中的INTM的設(shè)置。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，能否正確實(shí)時(shí)地采集數(shù)據(jù)關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的成敗。本系統(tǒng)要對(duì)三個(gè)通道的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集：頻率通道、幅值通道和相位通道，其中幅值通道的數(shù)據(jù)采集通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行，對(duì)頻率通道和相位通道的數(shù)據(jù)采集則通過(guò)在中斷服務(wù)程序中啟動(dòng)定時(shí)器計(jì)數(shù)、讀數(shù)進(jìn)行。一、頻率通道數(shù)據(jù)采集在頻率通道和相位通道的數(shù)據(jù)采集中，使用了TMS320VC5402的2個(gè)16位定時(shí)器。片內(nèi)定時(shí)器是一個(gè)軟件可編程的計(jì)數(shù)器，它包括以下3個(gè)存儲(chǔ)器映射寄存器：定時(shí)寄存器（TIM）。16位的存儲(chǔ)器映射寄存器，Timer0的位于數(shù)據(jù)空間的0024h單元，Timer1的位于數(shù)據(jù)空間的0030h單元。復(fù)位或定時(shí)器中斷（TINT）時(shí)，TIM內(nèi)裝入PRD的值，并進(jìn)行自減操作。定時(shí)周期寄存器（PRD）。16位的存儲(chǔ)器映射寄存器，Timer0的位于數(shù)據(jù)空間的0025h單元，Timer1的位于數(shù)據(jù)空間的0031h單元。每次復(fù)位或TINT中斷時(shí)將內(nèi)容裝入TIM寄存器。定時(shí)控制寄存器（TCR）。16位的存儲(chǔ)器映射寄存器，Timer0的位于數(shù)據(jù)空間的0026h單元，Timer1的位于數(shù)據(jù)空間的0032h單元。包含了定時(shí)器的控制位和狀態(tài)位。TCR的比特分配見(jiàn)圖42。圖42　TCR的比特分配在程序設(shè)計(jì)中用到的位介紹如下：PSC：定時(shí)器預(yù)定標(biāo)計(jì)數(shù)器。定義片內(nèi)定時(shí)器數(shù)目。當(dāng)PSC減到0或復(fù)位時(shí)，PSC內(nèi)裝入TDDR值。TRB：定時(shí)器重置。復(fù)位片內(nèi)定時(shí)器。TSS：定時(shí)器停止?fàn)顟B(tài)。停止或者啟動(dòng)片內(nèi)定時(shí)器。復(fù)位時(shí)，TSS=0啟動(dòng)定時(shí)器，TSS=1停止定時(shí)器。頻率通道數(shù)據(jù)采集流程圖如圖43所示。INT0TSS等于1終止定時(shí)器0讀出PRD和TDDR的值將讀出的數(shù)存入DARAM設(shè)置TSS=0，TRB=1來(lái)重載定時(shí)器周期啟動(dòng)定時(shí)器0返回圖43　頻率通道數(shù)據(jù)采集流程圖二、幅值通道數(shù)據(jù)采集幅值通道數(shù)據(jù)采集部分的軟件主要是對(duì)