HPI接口在脑电数据采集系统中的实现

4 DSP部分设计

4.1 HPI方式自举加载

VC5402片内ROM 固化有TI公司的自举引导程序Bootloader，在上电复位时把用户代码从外部存储器引导到片内RAM 并运行。VC5402支持多种引导方式，如HPI引导、并行EPROM引导、并行I／O引导、串行口引导等。DSP采用哪种引导模式取决于硬件设计。VC5402上电复位后，先检测MP／MC引脚，如果MP／MC="0"，表示使用片内ROM引导。此时，DSP从0xFF80处开始执行TI的片内引导程序。进入引导程序后，首先HINT引脚变为低电平，然后开始检测INT2是否为低电平(有效)。若INT2为低电平，则进入HPI引导方式；否则，检测其它引导方式是否有效。在硬件连接上，为了使VC5402复位后进入HPI启动方式，直接使INT2接到HINT引脚上，使HPIENA引脚接高电平。对HPI接口的操作主要通过以下三个寄存器来完成：HPI地址寄存器（HPIA）、数据锁存器（HPID）和控制寄存器（HPIC）。如当前进行的是读操作，则HPID中存放的是要从HPI存储器中读出的数据；如果当前进行的是写操作，则HPID存放的是要写到HPI存储器的数据。

4.2 软件部分设计

CCS(Code Composer Studio)是TI开发的一个DSP集成开发环境。其集成了常规的开发工具，如源程序编辑器、代码生成工具（编译器，连接器）以及调试环境等。CCS的编译器和链接器生成COFF格式文件，用HEX转化程序hex500.exe将COFF格式代码转换为标准的ASCII十六进制格式TI Tagged，支持16位地址。转换而成的Hex文件为ASCII码形式的，不能用于HPI自举，需将其转换为二进制(Bin)格式。

4.3 用户代码下载(HPI)

由于Intel的HEX代码格式是分段的，本文编写的代码段，是将一个Intel 的HEX代码段通过HPI接口写入DSP RAM中。下面代码段为HPI加载子程序，count为要写入代码的长度，address为起始地址，EP2FIFOBUF是指向HEX代码段的指针，HPI_WriteA子程序功能是写HPI地址寄存器，HPI_WriteD2完成部分程序的写入。代码如下：



4.4 写入DSP入口地址并运行

在TMS320VC5402进入HPI启动模式后，它将一直检查0X007F这个地址是否为0，如不为0，则跳转到0X007F指向的地址处执行代码。在将DSP的代码写入之后，只需将程序的入口地址写入0X007F这个地址，DSP将自动跳转到入口执行程序。程序的入口地址可以在CCS生成的.map文件中看到，其格式如：ENTRY POINT SYMBOL: "_c_int00" address: 000020be。

由于调用的是HPI_WriteD2()函数写数据，而HPI_WriteD2()在写数据之前，会自动将地址+1，所以在调用之前写入地址时，调用的是HPI_WriteA(0x007E)，这样，最后调用HPI_WriteD2(m_dat)时，地址会自动指向0X007F。

4.5 观察写入代码

TMS320VC5402 在仿真时候其HPI接口也是正常工作的，这就方便了对HPI启动方式的调试。首先把5402连接到仿真器上，然后打开CCS5000集成环境。此时可以利用CCS5000的MemoryView来观察5402的内部RAM数据。调试中，先通过HPI接口把DSP的代码下载进去，再通过CCS5000集成环境观察，同时用UltraEdit十六进制编辑器打开由HEX500.EXE生成的.HEX文件。由于两者都是以ASCII码形式显示，可以直观地比较各个地址空间中的代码是否完全相同以及下载的代码是否完全正确。

4.6 整体方案测试效果

上述的各个模块调试通过后，又编写了上位机应用程序。上位机应用程序功能包括：建立USB 通信、加载DSP 代码、读取DSP 代码、写入口地址、数据采集与保存等功能。在把各个模快连接之后，用控制台通过HPI 接口加载DSP 代码5402 Code.i00，并写入程序入口地址0x20BE，启动下位机进入采集过程。图2 为上位机控制台应用程序截图。

图2 应用程序截图 5 结 论 利用 C54x 的HPI 接口在脑电数据采集系统中的设计与实现，可用于自发脑电信号实时准确的高速采集。如从DSP 的实际应用环境出发，利用DSP 的HPI 加载方式和JTAG 调试相结合的开发模式，可以在线调试该电路板的制作，自行编制相应的主机软件，设计DSP KERNEI和HPI 接口逻辑，还可以实现开发基于HPI 自举和通信的DSP 应用设计方案。这样做可以缩短开发周期，且硬件资源透明。该透明化开发过程更利于学习者理解和掌握DSP 的软硬件原理。该方案还可以从脑电采集系统设计推广到其它领域。 本文作者创新点:在于将USB接口芯片CY7C68013A（100引脚）的在线仿真和DSP芯片TMS320VC5402的JTAG仿真结合起来，设计VC5402基于USB2.0和HPI自举加载的脑电采集系统。通过CCS5000集成环境，能即刻查看DSP内部HPI加载代码，使该方案设计的采集系统直观地调试并缩短开发时间。该方案还可以从脑电采集系统设计方面推广到其它领域。