基于HPI接口的双CPU水中目标探测平台设计

3 HPI通信

3.1 HPI硬件连接


3.2 HPI软件操作

在本文所述系统中，MSP430拥有对DSP的控制权，HPI通信是基于中断方式进行的：主机通过对采集到的信号进行简单算法的目标检测，如发现可疑目标，启动DSP，开始通过HPI接口传输数据。传输结束之后，中断DSP，DSP响应中断，开始进行复杂的特征提取算法检测。处理结束之后，置HINT为高，中断MSP430，DSP停机，掉电，主机继续工作。

从机DSP相当于主机MSP430的一个存储器映射，通过HPI接口，MSP430可以访问C55X系列DSP内部映射地址范围为000060H~003FFFH 的DRAM，HPI不能直接访问其他外设寄存器，如果主机需要从其他外设获取数据时,则必须通过CPU或6个DMA通道中的一个,先将数据搬移到该DRAM中[6]。

HPI接口驱动程序主要由MSP430接口程序和DSP接口程序组成。MSP430和DSP的HPI接口通信流程图如图4所示。


4 系统调试及消声水池实验

在上述搭建的水中低功耗ATR硬件平台上编程实现双CPU之间HPI通信、预警检测算法以及目标特征提取算法等，从而检测系统硬件平台的可靠性。

HPI通信是本硬件系统的关键所在，图5中上侧是MSP430集成开发环境IAR中ADC采集1 kHz正弦波的256点数据，采样率为4 096 Hz。图5下侧是DSP中存入DARAM中的数据通过CCS绘制的波形图以及DRAM中地址为0x00060处的数据。通过对比发现，MSP430中的数据经过HPI接口传输到了DSP的SDRAM中，由此可以看出HPI数据传输的正确性。

为了测试水中目标探测平台的性能，在西北工业大学消声水池对该平台样机进行了测试，测试现场布置如图6所示。功耗测试结果如下：当探测系统处于预警检测状态时，系统平均功耗为0.28 mW；当探测系统处于全速工作状态时，系统的峰值功耗为118.2 mW。考虑实际系统的工作时间，按照85%的预警时间+15%的全速工作时间计算，系统整机平均功耗为17.97 mW。系统测试结果如下：正确预警检测概率为94%，A类目标识别率达到86.3%，B类目标识别率达到了87.2%，满足设计要求。

本文在分析了自动目标探测平台特点的基础上，提出了一种基于HPI接口的MSP430+DSP主从结构的目标探测硬件平台，并实现了主从CPU的HPI通信、目标检测和参数估计等算法。通过HPI接口通信，可以实现大容量数据快速高效的传输。采用这种双CPU的构架和使用"Sleep/Wake"编程工作体制大大降低了系统功耗，在采用电池供电的便携式数据处理和目标探测识别平台中具有很好的应用前景。