4 DSP+PCI應(yīng)用實例
DSP+PCI數(shù)字信號處理系統(tǒng)的組成如圖1所示。模塊信號先輸入模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，然后經(jīng)過由CPLD鎖存數(shù)據(jù)到DSP1，經(jīng)鏈路口到DSP2，數(shù)據(jù)處理完后再通過PCI9054把數(shù)據(jù)傳到PC。此外CPLD還作為PCI9054與TS101S的接口邏輯轉(zhuǎn)換。采用PCI9054與單個TS101S之間放置雙口RAM作為緩存的接口方式。DSP采用EPROM加載方案。
本系統(tǒng)的特點是以盡量簡單的方式來實現(xiàn)系統(tǒng)功能，因此采用了DSP間鏈路的口互連方式，這樣一來，每對鏈路口互連僅需10條信號線，而采用總線互連方式時需超過100條信號線，可大大簡化PCB板的復(fù)雜度。二個DSP間保留2個鏈路通道，總數(shù)據(jù)速率可達500Mbyte/s。路口互連是ADSP系統(tǒng)的特有功能，也是ADSP處理器能以低成本組成多片高性能信號處理機的主要原因。
4．1 TS101S與PCI9054的接口
由于TS101S沒有專門的PCI接口，而PCI9054也僅在M模式下才能實現(xiàn)與MPC850或Power QUICC等Motrola電路的無縫連接，因此，TS101S與PCI9054之間需要可編程邏輯器件進行邏輯轉(zhuǎn)換。出于對研制周期的考慮，采用一種較為簡便的通信方式：在DSP與PCI橋間插入一個雙口RAM，雙口RAM一端的地址數(shù)據(jù)線接ISI101S，另一端的地址數(shù)據(jù)線接PCI9054。通過雙口RAM轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，并作為公共訪問緩沖區(qū)。這樣，PCI橋與DSP之間的訪問成為間接，可以大大削彈對PCI的時序要求，DSP與PCI之間只需少量的信號通過CPLD來實現(xiàn)邏輯轉(zhuǎn)換，而無需總線仲裁，這種方式的時序簡單，控制信號較少，DSP與CPLD編程簡單，應(yīng)用更為方便。雙口RAM的型號為 IDT70261，容量為16k×16bit。
PCI9054的工作方式為從模式，驅(qū)動方為PC，數(shù)字信號處理機作為LOCAL端的主機，中間由公用的雙口RAM進行讀寫操作。在時序上，只需幾個簡單的控制信號進行握手即可實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸。由PC主動發(fā)出讀寫命令，可根據(jù)需要實現(xiàn)單字節(jié)讀寫，在大多數(shù)系統(tǒng)中，這種方式已經(jīng)滿足要求。具體的接口電路如圖2所示。
PIC9054局部總線側(cè)的信號功能如下所述。
LHOLD：總線請求信號，由PCI9054驅(qū)動，高電平有效，有效時表明其正在使用本地總線。
LHOLDA：總線請求應(yīng)答，由LOCAL端設(shè)備驅(qū)動，在LHOLD有效后一個周期有效，直至LHOLD無效后才無效，以向PCI9054表明LOCAL端未占用總線。
ADS：地址閾門信號，低電平有效，表明一個總線訪問周期的開始，第一個時鐘有效，持續(xù)一個LCLK，此后地址線有效。
USERo：用戶輸出信號，由PCI9054驅(qū)動，引入CPLD，作為DSP的外部中斷請求。
USERi：用戶輸入信號，由外部設(shè)備驅(qū)動，PCI9054可查詢到外部設(shè)備發(fā)出的信號。
LW/R：讀寫信號，由PCI9054驅(qū)動。
READY：從模式下為輸入信號，當一個訪問周期結(jié)束時，LOCAL端的設(shè)備要向PCI9054發(fā)出READY信號，表明完成本次訪問，可開始下一輪訪問。
4．2 系統(tǒng)工作方式
由于本系統(tǒng)采用RAM緩沖方式，因此PCI9054和DSP間只需握手信號即可。通過DSP的外部中斷IRQ和標志引腳FLAG，以及PCI9054的用戶輸入/輸出USERi/USERo相互配合實現(xiàn)握手，可實現(xiàn)基本的單字節(jié)讀寫，如果需要更復(fù)雜的功能，可以加上控制字來實現(xiàn)。地址映射是雙口RAM的數(shù)據(jù)寬度為16位，PCI9054地址的LA1-LA14分別接RAM的ADD0-ADD13，PCI映射空間的偏移地址為0-7FFEH，偶地址有效。 LA15引入CPLD后可作為雙口RAM的片選信號。
建立通訊的過程是PCI9054發(fā)送LHOLD信號，CPLD返回LHOLDA信號；PCI9054發(fā)出ADS信號，表示一次讀寫操作開始，此時CPLD 鎖存讀寫信號LW/R，并轉(zhuǎn)換為RAM的R/W或OE信號；CPLD給PCI9054發(fā)送READY無效信號，使其保持等待狀態(tài)。
信號握手的實現(xiàn)過程是：
PCI9054向RAM寫數(shù)據(jù)→PCI9054通過USER0發(fā)出握手請求到CPLD→CPLD向DSP的IRQ發(fā)出中斷信號→DSP響應(yīng)中斷→DSP讀RAM數(shù)據(jù)。
DSP向RAM寫數(shù)據(jù)→DSP通過FLAG發(fā)出握手請求到CPLD→CPLD向PCI9054的USERi發(fā)出中斷信號→PCI9054查詢到中斷→PCI9054或RAM數(shù)據(jù)。
CPLD的程序如下：
Library IEEE;
Use IEEE.STD_LOGIC_1164.all;
Use IEEE.STD_LOGIC_unsigned.all;
Use IEEE.std_logic_arith.all;
ENTITY PCI IS
PORT（
ADS:IN STD_LOGIC;
LCLK:IN STD_LOGIC;
LWR:IN STD_LOGIC;
LHOLD:IN STD_LOGIC;
LHOLDA:OUT STD_LOGIC;
READY:OUT STD_LOGIC;
OE:OUT STD_LOGIC;
RW:OUT STD_LOGIC);
END PCI;
ARCHITECTURE PCI_arch OF PCI IS
SIGNAL signal_0:STD_LOGIC;
BEGIN
PROCESS(LCLK)
BEGIN
IF LCLK'EVENT AND LCLK='1'THEN
IF LHOLD='1'THEN
IF ADS='0'THEN
Signal_0<='1';
ELSIF ADS='1'THEN
Signal_0<='0';
END IF;
END IF;
END IF;
IF LCLK'EVENT AND LCLK='1'THEN
IF LHOLD='1'THEN
IF LWR='0'THEN
OE<='0';
RW<='1';
ELSIF LWR='1'THEN
OE<='1';
RW<='0';
END IF;
END IF;
END IF;
IF LCLK'EVENT AND LCLK='0'THEN
IF LHOLD='1'THEN
IF signal_0='1'THEN
READY<='0';
ELSIF signal_0='0'THEN
READY<='1';
END IF;
END IF;
END IF;
END PROCESS;
PROCESS(LCLK,LHOLD)
BEGIN
IF LCLK'EVENT AND LCLK='0'THEN
IF LHOLD='1'THEN
LHOLDA<='1';
ELSIF LHOLD='0'THEN
LHOLDA<='0';
END IF;
END IF;
END PROCESS;
END PCI_arch;
5 結(jié)束語
本文介紹的DSP與PCI總線的接 接方案靈活簡單，減小了布板的復(fù)雜度，簡化了PCI總線要求的時序，縮短了開發(fā)周期。采用該方案設(shè)計的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)工作穩(wěn)定，已應(yīng)用在低頻信號檢測領(lǐng)域中。
