基于PCI总线的双DSP系统及WDM驱动程序设计

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摘要：介绍了PCI总线控制芯片PCI2040的功能及内部结构，分析了基于PCI总线的双DSP通信的硬件结构及实现方法，并描述了利用Windows2000 DDK开发WDM设备驱动程序的方法及PCI双DSP通信驱动程序主要模块的设计方法和编程注意要点。

关键词：PCI总线　PCI2040　DSP　DDK WDM

TI公司专门推出了PCI2040桥芯片是专门针对PCI总线和DSP接口用的，本文利用它和DSP来处理视频信号，并用双端口RAM实现DSP之间的数据传输。

1 硬件设计

1.1 PCI总线控制芯片PCI2040

PCI总线是一种不依附于某个具体处理器的局部总线，它支持32位或64位的总线宽度，频率通常是33MHz，目前最快的PCI2.0总线工作频率是66MHz。工作在33MHz、32位时，理论上最大数据传输速率能达到133MB/s。它支持猝发工作方式，提高了传输速度，支持即插即用，PCI部件和驱动程序可以在各种不同的平台上运行[1]。

实现PCI总线协议一般有两种方法，一是用FPGA设计实现，但PCI协议比较复杂，因此难度较大；二是采用PCI总线控制芯片，如AMCC公司的S5933、PLX公司的PCI9080等通用的PCI接口芯片。TI公司专门推出了针对PCI总线和DSP接口的芯片PCI2040[2]，它不但实现了PCI总线控制的功能，而且提供了和DSP芯片无缝的接口，因而大大简化了系统设计的复杂度并缩短了开发时间。

PCI2040是一个PCI-DSP桥接器件，它提供了PCI局部总线和TMS320C54X 8位主机接口(HPI)与TMS320C6X 16位主机接口的无缝连接。一片PCI2040最多能同时挂接4片DSP芯片。同时，它还提供了一个串行EEPROM接口，一个通用输入输出接口(GPIO)和一个16位通用总线接口(为TI JTAG测试总线控制器提供接口)[2]。PCI2040只能作为PCI目标设备使用，不能作为PCI主设备使用；它只支持单字的读写，不能提供DMA操作。PCI2040能够兼容3.3V和5V信号环境系统中的3.3V和5V信号可以直接从PCI插槽中获得。

PCI2040和TMS320C6201的接口如图1所示。

1.2 PCI2040寄存器说明

PCI2040桥256字节的配置头如图2所示，HPI CSR 基地址、控制空间基地址(Control Space Base Address)值都是系统自动分配的。所有的PNP器件都是如此它将控制空间映射到主机内存，映射的空间大小为32KB。4片DSP芯片的选择是通过解码PCI_AD14、PCI_AD13来实现的，其对应关系如表1所示。而DSP HPI寄存器的地址则是由PCI_AD12和PCI_AD11来决定的，其对应关系如表2所示。

图1 PCI2040和TMS320C6201的接口

表1 DSP选择

AD[14:13]

TMS320C6x DSP

HCS0（选择第一块DSP）

HCS1（选择第二块DSP）

HCS2（选择第三块DSP）

HCS3（选择第四块DSP）

表2 HPI寄存器映射

AD[12:11]	TMS320C6x HPI Register
00	HPI控制寄存器
01	HPI地址寄存器
10	HPI自增数据寄存器
11	HPI数据寄存器因此，DSP与主机交换数据的过程，也就是读写HPI寄存器的过程。也就是说，通过主机访问DSP板上资源，只需要将相应地址赋予HPIA寄存器中，然后读写数据就可以通过HPID寄存器。具体描述如下： (1) 初始化PCI2040内部配置寄存器，指向特定的DSP(因为本系统有两块DSP和PCI2040相连)，指定数据传输宽度为16位。 (2) 分配HPI CSR基地址和控制空间基地址，允许PCI2040进行内存映射或I/O端口映射。值得注意的是，PCI2040控制空间只能映射在主机的内存空间里，不能映射在I/O空间。以上两步都由驱动程序完成。 (3) 脱离复位状态后，PCI2040解码从PCI总线来的地址，以此来做出响应。若落入32KB的控制空间中，则根据PCI_AD12、PCI_AD11及PCI_AD14、PCI_AD13片选情况访问相应HPI寄存器。 (4)设定HPI控制寄存器中的BOB位，选择正确的高低16位排列方式。 (5)主机开始对HPI寄存器进行读写。 1.3 双DSP系统硬件设计本文所采用的双DSP系统主要用来处理视频信号及高速数据采集，该系统是基于TMS320C6201 DSP和PCI2040而设计的。此卡的主要功能是：(1)采集视频信号或其他模拟信号经A/D转换后，交给DSP进行相应处理，然后将处理后的数据通过PCI2040经PCI总线存放在计算机硬盘上或者直接存储到板上RAM中，然后通过PCI总线将视频数据传送到主机后显示。(2)两块DSP之间的通信可以通过McBSP或双端口RAM。该系统的特点有：两块TMS320C6201 DSP，处理能力可达3200MIPS；每片C6201带512K SBSRAM，256KB FLASH；16KB高速双口RAM用于两块C6201之间进行数据交换；12位ADC；32位高速FIFO。系统硬件框图如图3所示。

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