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享总线时,mpc860内部的仲裁才被使用。
扩展总线的管脚定义
扩展总线管脚 mpc860的管脚 功能定义
xcntl a[29] mpc860用于控制信号的地址位,a31是mpc860地址总线的lsb
xblast
触发传输指示,xblast的极性(在这个例子高有效)由复位时xd[13]的上拉电阻决定
读写存取指示,
的极性(在这个例子高有效)由复位时候的xd[12]的上拉电阻决定
xd[31:0] d[0:31] mpc860用d[0:31]作为32位的接口。d0是mpc860数据总线的msb,而xd31是扩展总线的msb
xclk clkout 自身(扩展)总线时钟
xhold 间接逻辑需与 扩展总线仲裁信号
xholda br、bg 注意内部扩展总线仲
和bb连接 裁已经处于使能端
新的转移开始指示
a[28:0] mpc860的地址解码从而产生
信号
tsize[1:0]、 字节使能用tsize和a
a[31:30] [31:30]的解码来实现
seta bit 在mpc860选择寄存器中设置为1,用于指示
由外部总线产生
mpc860的内部总线仲裁处于禁止状态,相反扩展总线的仲裁处于使能状态。dsp的字节使能信号由tsize[1:0]和mpc860的地址线a[31:30]通过解码得到,dsp字节使能换算表如表1所示。
4.2 自举配置
mpc860及扩展总线把数据总线的上拉和下拉电阻用于硬件复位的boot配置,mpc860和dsp需要不同的上拉电阻配置。方法之一就是用总线开关。在这个例子中用sn74cbt16390(2个16bit和32bit之间fet复用/解复用总线开关)在复位的时候分离mpc860和dsp的数据总线,允许每一个设备有自己不同的复位配置字。方法之二就是首先硬件复位(复位的过程中,xbus的上拉和下拉电阻用于配置mpc860),而dsp复位应该在mpc860之后。在dsp复位之后,mpc860有效地驱动数据总线上用于配置dsp的数据值,从而dsp将被配置。
由于两个设备都可以运行在内部总线仲裁使能或者禁止方式,所以内部扩展总线仲裁处理总线的仲裁。不管内部还是外部的仲裁配置都在系统复位时设置。如果设备处于外部仲裁,那么在mpc860从数据总线上取样硬件复位配置字的候,mpc860的erab位必须设置为1;而当dsp从复位到内部总线仲裁的数据总线上取样硬件复位配置字的时候,tms320c6000的xarb位必须设置为1。
通过在xd[31:0]上拉和下拉电阻的扩展总线自举配置如下:
字段(field) 定义
blpol 当dsps作为扩展总线的从属时,xblast信号的极性blpol=1,xblast是高有效
rwpol 扩展总线读/写信号的极性,rwpol=1, 为
hmod 主机(host)的模式(对应于hpic中的xb状态),hmod=1,外部的主机接口处于同步的主/从模式
xarb 扩展总线仲裁使能(对应于xbgc中的状态), xarb=1,内部扩展总线仲裁处于使能状态
fmod fifo模式(对应于xbgc中的状态)
lend 小端模式,lend=1,系统运行在小端模式
bootmode[4:0] 设定设备自举模式,包括主机口自举、rom、boot、存储器映射选择
为使工作准确,mpc860的高速缓存必须关闭使能。数据缓存是否使用,只要将相应的状态写入dc_cst寄存器。在禁止状态,缓存标志状态位被忽略,访问将通过总线传输。数据缓存在复位后默认为禁止。禁止的数据缓存不影响数据地址的逻辑转换,在msrdr位的控制下继续进行,任何写入dc_cst寄存器的操作必须优先于一个同步指令,则确保在数据存储时,数据缓存的使能变化。由于总线错误或者执行特定的直接缓存线性控制时,数据缓存产生一个中断信号,缓存进入禁止状态,类似于禁止。每一页都有不同的存储控制属性, mpc860支持缓存禁止(ci)、 写入(wt)和监视(g)属性,但不支持存储器的一致性。对于要求存储一致性的页,必须编程设置为缓存禁止。g属性用于映射那些对不确定存储比较敏感的i/o设备,有g属性的页使存储强行停止,除非是非敏感性存储或者被核(core)取消。是否可缓存的区域必须定义,对于主要存储区的写回(write-back)或写通(write-through)模式,必须在使数据缓存使能之前通过初始化mmu来选择。
普通神经网络MLP与RNN不得不说的秘密
运算放大器输入失调电压的理解和产生原因
电机控制设计:用于BLDC的直流驱动器
巴拉德与潍柴集团签署历史性战略合作协议，以推进中国战略
为什么IC是方的晶圆却做成圆的
TMS320C6000扩展总线与MPC860的HPI接口设计
将ADC的虚拟通道数与DDC魔术相乘
瞬态电压产生的原因是什么，如何测试？
英特尔与百度在人工智能各领域应用的创新突破
新基建发展下,工业互联网安全问题有待解决
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电流采样之无运算的放大器设计
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配置rw007 SPI WiFi模块的步骤教程
调心滚子轴承的加热方法与运转检测技巧
三电平apf有源滤波器的设计研究
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EMI传导测试方案
三星计划在下周举行其虚拟Unpacked活动
一文解读Marvell完整的LED照明解决方案
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享总线时,mpc860内部的仲裁才被使用。
扩展总线的管脚定义
扩展总线管脚 mpc860的管脚 功能定义
xcntl a[29] mpc860用于控制信号的地址位,a31是mpc860地址总线的lsb
xblast
触发传输指示,xblast的极性(在这个例子高有效)由复位时xd[13]的上拉电阻决定
读写存取指示,
的极性(在这个例子高有效)由复位时候的xd[12]的上拉电阻决定
xd[31:0] d[0:31] mpc860用d[0:31]作为32位的接口。d0是mpc860数据总线的msb,而xd31是扩展总线的msb
xclk clkout 自身(扩展)总线时钟
xhold 间接逻辑需与 扩展总线仲裁信号
xholda br、bg 注意内部扩展总线仲
和bb连接 裁已经处于使能端
新的转移开始指示
a[28:0] mpc860的地址解码从而产生
信号
tsize[1:0]、 字节使能用tsize和a
a[31:30] [31:30]的解码来实现
seta bit 在mpc860选择寄存器中设置为1,用于指示
由外部总线产生
mpc860的内部总线仲裁处于禁止状态,相反扩展总线的仲裁处于使能状态。dsp的字节使能信号由tsize[1:0]和mpc860的地址线a[31:30]通过解码得到,dsp字节使能换算表如表1所示。
4.2 自举配置
mpc860及扩展总线把数据总线的上拉和下拉电阻用于硬件复位的boot配置,mpc860和dsp需要不同的上拉电阻配置。方法之一就是用总线开关。在这个例子中用sn74cbt16390(2个16bit和32bit之间fet复用/解复用总线开关)在复位的时候分离mpc860和dsp的数据总线,允许每一个设备有自己不同的复位配置字。方法之二就是首先硬件复位(复位的过程中,xbus的上拉和下拉电阻用于配置mpc860),而dsp复位应该在mpc860之后。在dsp复位之后,mpc860有效地驱动数据总线上用于配置dsp的数据值,从而dsp将被配置。
由于两个设备都可以运行在内部总线仲裁使能或者禁止方式,所以内部扩展总线仲裁处理总线的仲裁。不管内部还是外部的仲裁配置都在系统复位时设置。如果设备处于外部仲裁,那么在mpc860从数据总线上取样硬件复位配置字的候,mpc860的erab位必须设置为1;而当dsp从复位到内部总线仲裁的数据总线上取样硬件复位配置字的时候,tms320c6000的xarb位必须设置为1。
通过在xd[31:0]上拉和下拉电阻的扩展总线自举配置如下:
字段(field) 定义
blpol 当dsps作为扩展总线的从属时,xblast信号的极性blpol=1,xblast是高有效
rwpol 扩展总线读/写信号的极性,rwpol=1, 为
hmod 主机(host)的模式(对应于hpic中的xb状态),hmod=1,外部的主机接口处于同步的主/从模式
xarb 扩展总线仲裁使能(对应于xbgc中的状态), xarb=1,内部扩展总线仲裁处于使能状态
fmod fifo模式(对应于xbgc中的状态)
lend 小端模式,lend=1,系统运行在小端模式
bootmode[4:0] 设定设备自举模式,包括主机口自举、rom、boot、存储器映射选择
为使工作准确,mpc860的高速缓存必须关闭使能。数据缓存是否使用,只要将相应的状态写入dc_cst寄存器。在禁止状态,缓存标志状态位被忽略,访问将通过总线传输。数据缓存在复位后默认为禁止。禁止的数据缓存不影响数据地址的逻辑转换,在msrdr位的控制下继续进行,任何写入dc_cst寄存器的操作必须优先于一个同步指令,则确保在数据存储时,数据缓存的使能变化。由于总线错误或者执行特定的直接缓存线性控制时,数据缓存产生一个中断信号,缓存进入禁止状态,类似于禁止。每一页都有不同的存储控制属性, mpc860支持缓存禁止(ci)、 写入(wt)和监视(g)属性,但不支持存储器的一致性。对于要求存储一致性的页,必须编程设置为缓存禁止。g属性用于映射那些对不确定存储比较敏感的i/o设备,有g属性的页使存储强行停止,除非是非敏感性存储或者被核(core)取消。是否可缓存的区域必须定义,对于主要存储区的写回(write-back)或写通(write-through)模式,必须在使数据缓存使能之前通过初始化mmu来选择。
普通神经网络MLP与RNN不得不说的秘密
运算放大器输入失调电压的理解和产生原因
电机控制设计:用于BLDC的直流驱动器
巴拉德与潍柴集团签署历史性战略合作协议，以推进中国战略
为什么IC是方的晶圆却做成圆的
TMS320C6000扩展总线与MPC860的HPI接口设计
将ADC的虚拟通道数与DDC魔术相乘
瞬态电压产生的原因是什么，如何测试？
英特尔与百度在人工智能各领域应用的创新突破
新基建发展下,工业互联网安全问题有待解决
Qualcomm QCC1110为智能手表提供丰富的交互方式
电流采样之无运算的放大器设计
对比小米，火拼性价比，这款智能猫眼门铃到底怎么样？
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调心滚子轴承的加热方法与运转检测技巧
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