HPI 接口在TI SOC 的应用详解

3. HPI 寄存器地址映射

HPI 口提供给主机端访问的寄存器只有４个，通过HCNTL［1：0］选择.

表1 HPI 寄存器访问选择


    由于在复用模式下数据线通常只有寄存器宽度的一半，所以一个完整的数据访问由高低半字两次访问组成，由HWIL 信号控制，HWIL 信号必须是先低后高。通常将HWIL 和HCNTL[1:0]接在主机的地址线上，将4 个寄存器映射为主机端的8 个内存单元，下表中的地址线连接方法将8 半字寄存器映射到主机的8 个连续的内存单元。这里的地址线是用来选择HPI 的寄存器，与非复用模式下的地址线直接访问DSP 的内存空间是完全不同的作用。

表2 HPI 寄存器地址映射


4. HPI 寄存器功能说明

HPIC (HPI Control Register)

HPI 控制寄存器HPIC 的位图如表3 所示，C6000 系列DSP 的HPI 寄存器是32 位的，也只有低16 位有效，与C5000 系列DSP 的HPIC 寄存器定义的功能保持一致。不同版本的HPI 接口的HPIC 位定义的主要不同之处在于软件握手HRDY 位的有无，其它位名称可能存在细小差异，但功能定义都是一样的。

表3 HPI Control Register


    主机在对HPI 进行访问前可以通过HPIC 配置字节序（HWOB）和地址寄存器模式（DUALHPIA）。默认的配置为HWOB=0，即先访问高半；DUALHPIA=0，即单地址寄存器模式，读和写操作使用同一个HPIA；通常都采用默认的HPIC 寄存器配置。

    HWOB 与硬件信号HWIL 是没有联系的，HWIL 信号必须保证先低后高分别访问两个半字单元。至于先访问一个字当中的高或低半字，是由HWOB 控制的。

HPIA (HPI Address Register)

    物理上存在HPIAR，HPIAW 两个地址寄存器。HPIAR 是读操作地址寄存器；HPIAW 是写操作地址寄存器。由HPIC 的DUALHPIA 位来决定是采用双地址寄存器模式还是单地址寄存器模式。如果采用双地址寄存器模式，在对HPIA 操作之前，通过设置HPIC 的HPISEL 位选择下一个要访问的HPIA。通常为了简化在读写操作转换时对HPIC 的操作，选用单地址寄存器模式。

HPIA 的地址信息在不同系列DSP 上有所不同：

    在C5000 上，数据空间，I/O 空间只能按16 位字寻址，程序空间按字节寻址。HPI 的DMA 访问属于I/O 空间，HPIA 的值代表16 位字地址。如主机端要访问DSP 内存字节地址0x100, 则要往HPIA 写的地址值是0x80。在用HPI 启动时，要注意DSP 代码是按字节地址链接的，即代码段的地址是字节地址，主机端要将代码段的地址信息除以2 再送到HPIA。

    在C64 上，HPIA 的值代表字节地址，但是HPI 访问的数据是32 位的，所以HPI 会忽略HPIA 地址值的低两位。

    在C64+的DSP 上，HPIA 代表32 位字地址，HPI 会将字地址左移两位转换成字节地址，主机若要访问DSP 字节地址0x100，则要赋值HPIA 为0x40。

HPID (HPI Data Register)

   主机通过HPI 对DSP 的内存访问是间接访问，主机只能访问HPID，HPID 与DSP 内存之间是通过HPI 专属的DMA 进行数据搬运的。如图3 所示。



    HPID 的访问分为自增模式和非自增模式。在自增模式下，访问HPID 后，HPIA 会自动增加指向下一个字地址，在连续访问时，自增模式因为减少了主机对HPIA 的操作，可以增加HPI 数据访问的吞吐率。非自增模式下访问HPID 后，HPIA 的值保持不变，主机需要更新HPIA 来访问下一个地址。

    在写操作时，主机把数据写到HPID，HPI 将第二个半字的数据通过HSTROBE 的上升沿锁存到HPID 后，将HRDY 置为忙状态，并启动HPI DMA 将HPID 的内容搬到HPIA 所指向的内存单元，然后清除HRDY 指示可以进行下一次操作。

    在读操作时，在第一个HSTROBE 的下降沿，HPI 采样到HR/W为读命令，则将HRDY 置为忙状态，启动HPIDMA 将HPIA 指向的内存单元的数据搬到HPID，清除HRDY 忙状态，主机端方可结束总线访问周期，锁存数据线上的有效数据。

5. HPI 操作流程

    主机对HPI 的一次总线访问周期为分三个阶段：主机发起访问，HPI 响应，主机结束访问周期。

A.      主机发起访问：即对HPI 寄存器的读，或者写命令。主机送出的硬件信号为HSTROBE（由HCS, HDS1/2产生），HR/W，HCNTL0/1，HWIL，以及HD[0:n]。HPI 在HSTROBE 的下降沿采样控制信号HR/W，HCNTL0/1，HWIL 判断主机的操作命令。

B.      HPI 响应：HPI 在HSTROBE 的下降沿采样控制信号，根据控制信号做出相应的响应。如果是写（HR/W为低）命令，则在HSTROBE 的上升沿将数据线上的信号锁存到HCNTL0/1 和HWIL 指向的寄存器。如果是读命令（HR/W 为高），如果是读HPIC，或者HPIA 寄存器，HPI 将寄存器的值直接送到数据总线上；如果读HPID，HPI 先将HRDY 置为忙状态，HPI DMA 将数据从HPIA 指向的内存单元读到HPID，再送到数据线上，并清除HRDY 忙状态，在读HPID 后半字时，数据从寄存器直接送到数据总线上，不会出现HRDY 信号忙状态。

C.      主机结束访问周期：对于写操作，主机将数据送出后，只要满足芯片手册中HPI 对HCS 的最小宽度要求，即可结束访问周期。对于读HPID 操作，要等HRDY 信号由忙变为不忙，主机才能结束访问周期。两次连续的HPI 操作的间隔，在芯片手册的HPI 时序参数表里有要求，最小间隔为两个HPI 功能模块时钟周期。