TMS320C6000扩展总线与MPC860的HPI接口设计

摘要:MPC860 是PowerPC系列产品，PowerPC 可运行于多种操作环境，广泛应用于便携式设备到服务器TMS320C6000 系列是1997 年美国TI公司推出的DSP芯片，这种芯片是定点、浮点兼容的DSP系列，它们提供了HPI(Host Port Inter face)接口，文中介绍了TMS320C6000与MPC860之间HPI接口的硬件设计。经实验验证,MPC860可以对扩展总线进行读操作,也可以写操作,该设计方案已经实现了初步的功能。因此具有一定的实用性。

1 TMS320C6000的主要特点

TMS320C6000系列DSP(数字信号处理器)是TI公司最新推出的一种并行处理的数字信号处理器。TMS320C6000片内有8 个并行的处理单元。分为相同的两组。它的体系结构采用超长指令字( VLIW) 结构，单指令字长为32 bit。8个指令组成一个指令包。总字长为8×32= 256 bit.芯片内部设置了专的指令分配模块，可以将256 bit 的指令包同时分配到8 个处理单元，并由8个单元同时运行。芯片的最高时钟频率可以达到300MHz，通过片内的锁相环( PLL) 将输入时钟倍频获得。当片内的8个处理单元同时行时。最大处理能力可以达到2400MIPS。

2 TMS320C6000的扩展总线

目前,TMS320C6000系列中只有C6202和C6203具有扩展总线。它们是在C6201/C6701主机接口(HPI)的基础上发展起来的。

扩展总线从结构上可以分为两部分：I/O接口和主机接口，如图1所示。

扩展总线是一个32bit宽的总线,支持与异步外设、异步/同步FIFO、PCI桥及外部主控处理器的接口。它同时还提供了一个灵活的总线仲裁机制,可以进行内部仲裁,也可以由外部逻辑完成。

I/O接口,扩展总线共管辖4个XCE外部空间,4个空间可以分别配置成两种工作模式:异步I/O模式和同步FIFO模式。这两种模式可以在一个系统中同时工作。异步I/O模式的接口信号时序与EMIF类似,具有可编程程度高的特点。这一模式下,扩展总线接口的4根地址信号使得每个XCE空间最多可以挂接16个外部设备。FIFO模式则提供了与同步FIFO无缝接口的能力,可以直接控制1个进行读操作的同步FIFO或4个进行写操作的同步FIFO。借助少量外部逻辑,每个XCE空间可以管理16个读操作FIFO或16个写操作FIFO。扩展总线I/O口与DSP的其他存储空间由DMA控制器进行连接。

主机接口也有两种工作模式:同步和异步。同步模式提供了主控和从属两种工作方式,此时地址信号和数据信号复用相同的管脚。异步模式只有从属功能,它与C6201/C6211/C6701/C6711的HPI操作完全类似,只是数据宽度为32bit。异步模式可以用来与其他微处理器接口。扩展总线主机接口与DSP存储器的连接由DMA辅助通道完成。

在同步主机接口模式下,主机的数据与地址信号复用,并且与i960Jx兼容。目前主流的PCI接口芯片都采用i960总线作为芯片内部总线,这样C6000与PCI总线接口时,需要的外部逻辑可以减少到最少。尤其在作为从属处理器时,同步主机接口同样可以非常方便地与其他一些通用处理器接口。C6202的扩展总线还具有突发传输的能力。本文即利用这一方式实现MPC860与C6202扩展总线的接口。

C6202处理器的工作频率最高可以采用50MHz,经内部4倍频后升至200MHz,每个时钟周期最多可以并行执行8条指令,从而可以实现1600MIPS的定点运算能力,完成1024点定点FFT的时间只需70μs。

3 MPC860介绍

MPC860 是摩托罗拉公司的单片集成嵌入式微处理器， 它内部集成了微处理器和通信领域常用的外围组件， 特别适用于互联网络和数据通信市场。MPC860 通信处理器可根据用户要求提供2~4 个串行通信控制器、不同规格的指令和数据缓存及各种级别的网络协议支持。

该产品专为宽带接入设备如：远程接入路由器、DSLAM、接入集线器、LAN /WAN 交换机、PBX 系统和网关等设计。

MPC860包括3个主要模块：Power PC核心、系统接口单元(SIU) 、通信处理模块(CPM)。PowerPC是主要的处理机单元，通常称为Embedded Pow er PC 核心(或EPPC)，它包括高速缓存和存储器管理单元(MMU)，在40 MHz 时钟时为50 MIPS 指令速度;第二个主要模块为系统接口单元，它的主功能是提供内部总线和外部总线的接口;第三个主要模块为通信处理机模块，CPM 在不同的通信设备如SCC和SMC上发送接收数据通信，通信设备可以独立工作。

4 扩展总线接口实现

MPC860内部集成了嵌入式的PowerPC核和使用特定RISC处理器的通信处理模块(CPM)。这个双处理器结构优于传统结构,因为CPM可以从嵌入式的PowerPC核卸出外围任务。

4.1 接口实现

同步主机接口模式下,C6202和MPC860的接口如图2所示。尽管图2中的C6202处于从方式,但还是具有扩展总线仲裁的能力,用于异步I/O和扩展总线的FIFO接口。只有当这两个设备共