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TMS320C542

1 TMS320C542的外圍接口功能
TMS320C542是美國TI公司C54x系列DSP中的一款。它是18位定點運算的高速微處理芯片，運算速度為40MIPS，工作電壓為5V，片內(nèi)RAM有10K字，是該系列中片內(nèi)RAM較大的。C542主要的外圍硬件接口功能如下：

• 并行IO接口，包括16位地址線和16位數(shù)據(jù)線。地址線是單向的輸出引腳，數(shù)據(jù)線為雙向引腳。協(xié)助該接口工作的還有數(shù)據(jù)區(qū)選通信號DS、程序區(qū)選通信號PS、IO端口選通信號IS、存儲訪問的數(shù)據(jù)鎖存信號MSTRB、IO端口訪問的數(shù)據(jù)鎖存信號IOSTRB和讀寫信號R/W。
  5條外部中斷信號線，其中有一個是不可屏蔽中斷，其余的4個是可屏蔽中斷。
• 1條程序條件跳轉(zhuǎn)控制輸入線和1條外部標(biāo)志信號輸出線XF。
• 兩個串行通信口，其中一個是具有數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的高速串口BSP，另一個是時分復(fù)接TDM串行通信口。數(shù)據(jù)緩沖串口BSP由全雙工的串行接口和最大可以達(dá)到2K字長的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)構(gòu)成，當(dāng)采用緩沖發(fā)送/接收模式時，緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)的發(fā)送/接收過程不影響DSP運行其它程序代碼。
• 主控接口HPI，用于外部處理器或者微機(jī)總線與DSP之間的數(shù)據(jù)訪問控制。外部處理器或微機(jī)可以利用這個接口訪問DSP內(nèi)部的指定內(nèi)存空間，進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀出或?qū)懭�，而不妨礙DSP內(nèi)部程序正常的運行處理。即使外部處理器的處理速度很慢，HPI接口也不會減慢或停止DSP的運算。如果外部處理器有必要申請DSP的服務(wù)，也可以利用此端口引發(fā)DSP的相應(yīng)中斷。

作為脫機(jī)視頻編/解碼系統(tǒng)核心的DSP既要具有高速的計算能力，又希望能夠提供良好的外圍接口和通信接口，C542的性能符合本系統(tǒng)的需要。

2 DSP的外圍關(guān)系
本系統(tǒng)中DSP的外圍器件比較多，而且各自都具有特殊的功能和用法，所以理順?biāo)鼈兊碾姎怅P(guān)系，是系統(tǒng)設(shè)計的首要問題。

2.1 DSP的程序載入所需要的外圍
C542的運行程序除了廠家直接燒制到片內(nèi)ROM的情況外，需要外加器件幫助DSP存儲程序。在系統(tǒng)上電復(fù)位后，首先要將程序代碼由片外加載到DSP的片內(nèi)RAM中再執(zhí)行。C54x提供了多種程序加載的方法：HPI接口程序加載方法、8位I/O接口程序加載方法、16位I/O接口程序加載方法、8位并行EPROM程序加載方法、16位并行EPROM程序加載方法和串口程序加載方法。本系統(tǒng)選擇用一片32K×8bit的EPROM采用8位并行EPROM的程序加載方法給DSP加載程序。
DSP在上電復(fù)位后首先讀取IO端口地址為0FFFFh的數(shù)據(jù)SRC。這個18位數(shù)據(jù)SRC的兩位bit1－0決定用戶所選擇的程序下載方法。當(dāng)這兩位是01時，即可選擇8位并行EPROM程序加載方法。然后，SRC的bit7－2位數(shù)據(jù)乘以210后的結(jié)果將作為DSP訪問EPROM的起始地址。此后，DSP將把程序代碼從這個起始地址開始的數(shù)據(jù)區(qū)載入到程序區(qū)里去執(zhí)行。
本系統(tǒng)將一片32K×8bit的EPROM作為起始地址為8000h的數(shù)據(jù)空間存儲加載程序。此時，SRC的bit7～0應(yīng)設(shè)置為10000001。本系統(tǒng)依據(jù)CMOS電路規(guī)范，采用4.7kΩ的電阻將DSP數(shù)據(jù)線的第0、7位上拉為高電平，同時數(shù)據(jù)線的1～6位用4.7kΩ電阻下拉接地。電阻的使用使得一方面當(dāng)有器件驅(qū)動數(shù)據(jù)總線時不會影響數(shù)據(jù)線上的正確邏輯，另一方面當(dāng)DSP訪問0FFFFh的IO端口時，只要其它芯片釋放數(shù)據(jù)總線，DSP就可以讀取到正確的SRC數(shù)據(jù)。

2.2 專用視頻圖象編/解碼ASIC
專用視頻圖象編/解碼ASIC可以提供16位的數(shù)據(jù)接口，通過4根地址線來選擇訪問ASIC的內(nèi)部不同寄存器的數(shù)據(jù)。通過這個接口，DSP可以設(shè)置視頻圖象編/解碼的工作狀態(tài)，圖象壓縮效果。通過這個接口，DSP也可以讀取到圖象的相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，比如圖象的總亮度，像素的最大亮度和最小亮度等信息，以便為DSP調(diào)整壓縮效果提供依據(jù)。通過這個接口，還可以讀出壓縮圖象數(shù)據(jù)或者寫入壓縮圖象數(shù)據(jù)，此時，該接口等效為一個FIFO接口。這個專用視頻編/解碼ASIC能夠主動發(fā)出服務(wù)請求中斷，向DSP申請數(shù)據(jù)訪問和控制處理。
根據(jù)這個專用視頻編/解碼ASIC的接口特點，本系統(tǒng)利用DSP的IO端口來訪問處理該外設(shè)器件。

2.3 低速控制單片機(jī)
DSP作為高速的運算處理器不適合低速的控制應(yīng)用。本系統(tǒng)中，對圖象亮度、色度和對比度的調(diào)節(jié)，對攝像云臺的控制，對用戶控制器信號的接收以及對系統(tǒng)工作狀態(tài)指示燈的顯示，都是一些低速的控制。本系統(tǒng)選用單片機(jī)來完成這些工作，這樣同時也就需要DSP和單片機(jī)交換控制命令。
C542的HPI接口提供了一個很好的DSP和單片機(jī)之間通信的解決方法。雖然HPI接口的8條數(shù)據(jù)線和5條訪問控制線要占用單片機(jī)的13個IO引腳，但是本系統(tǒng)所用單片機(jī)IO資源是足夠的。有了HPI接口，單片機(jī)可以將用戶命令發(fā)送給DSP，并通過引發(fā)DSP中斷申請DSP處理。DSP也可以將命令通過HPI接口要求單片機(jī)執(zhí)行相應(yīng)操作。利用HPI接口的特點，兩個微處理器之間的通信不必匹配數(shù)據(jù)傳輸速率，也不會影響各自程序的執(zhí)行速度。

2.4 圖象數(shù)據(jù)存儲SRAM
為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧魉倏刂疲�需要存儲器緩沖數(shù)據(jù)。同時，要實現(xiàn)圖象凍結(jié)和其它一些處理功能，也同樣需要足夠的存儲空間。本系統(tǒng)選擇了128K×16bit的高速SRAM來擴(kuò)展C542有限的存儲空間。C542的內(nèi)部RAM占據(jù)了地址從0000～27FFh的數(shù)據(jù)區(qū)，8000～0FFFFh的數(shù)據(jù)區(qū)已經(jīng)分配給了EPROM放置程序代碼，最后只有2800～7FFFh的地址可以給SRAM使用。有一種擴(kuò)展SRAM訪問地址線的方案是采用兩次尋址方法。第一次先給出部分地址并緩存下來，此時不訪問數(shù)據(jù)；在第二次訪問時，給出余下的地址數(shù)據(jù)，然后利用拼接的總地址來訪問數(shù)據(jù)。
由于圖象數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)流，它在SRAM中的存放和讀取都是地址順序遞增的。依據(jù)這一特點，本系統(tǒng)設(shè)計了一種新的SRAM地址線擴(kuò)展方法。該方法將每32個16位字圖象數(shù)據(jù)劃分為一次數(shù)據(jù)操作的最小單元組。這32個字?jǐn)?shù)據(jù)在SRAM中存放地址的高12位是一樣的，這高12位地址用DSP的低12位地址線選擇。而SRAM的低5位地址用一個5位二進(jìn)制計數(shù)器自動遞增生成，即每訪問一次高12位地址，低位地址自動增1。這樣，實際只用了DSP的12根地址線，就可以高效地訪問SRAM的所有存儲空間。最后，DSP地址線的高四位A15～12應(yīng)該在0011～0111之間選擇兩個值，一個用來片選SRAM，一個用來復(fù)位計數(shù)器。

2.5 數(shù)據(jù)通信高速串口
本系統(tǒng)直接利用C542的緩沖串口BSP作為系統(tǒng)開放給用戶的通信接口。該接口的數(shù)據(jù)速率最高可以達(dá)到40Mbps，數(shù)據(jù)包的長度可以在8位、10位、12位和16位之中選擇。BSP串口的接收部分BSPR工作在被動方式下，伴隨接收數(shù)據(jù)的時鐘和幀同步信號應(yīng)該由外部提供。BSP串口的發(fā)送部分BSPX既可以工作在主動模式下，其數(shù)據(jù)時鐘和幀同步由DSP內(nèi)部提供。BSPX也可以工作在被動模式，數(shù)據(jù)時鐘和幀同步時鐘由外部輸入。BSP的緩沖區(qū)數(shù)據(jù)自動發(fā)送和接收功能，也簡化了DSP的處理工作。本系統(tǒng)在DSP的BSP串口基礎(chǔ)上增加了接口驅(qū)動�煒�(gòu)成了系統(tǒng)的通信接口。