TMS320VC5402通用I/O資源及其應(yīng)用

介紹了TMS320VC54x的通用I／O口資源：XF和并詳細(xì)介紹了VC5402及該系列中后續(xù)芯片獨(dú)有的通用I／O口資源HPI－8和McBSP。最后，以一個(gè)具體的看門狗電路為例，給出了這些通用I／O口資源的使用方法。
??? 關(guān)鍵詞：數(shù)字信號(hào)處理器，TMS320VC5402，通用I／O口，看門狗

1　引　言
　　隨著DSP芯片及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，DSP得到了人們的日益關(guān)注和越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。德州儀器（TI）公司推出的TMS320VC54x系列具有高性能、低功耗等優(yōu)良性能，受到用戶的歡迎，已廣泛地應(yīng)用于有線和無(wú)線通訊、儀器儀表、雷達(dá)、圖像處理、工業(yè)控制、語(yǔ)音處理等領(lǐng)域。
　　TMS320VC5402是C5000系列中性價(jià)比較高的一顆芯片。獨(dú)特的6總線哈佛結(jié)構(gòu)，使其能夠6條流水線同時(shí)工作，工作頻率達(dá)到100MHz。VC5402除了使用VC54x系列中常用的通用I／O口（GeneralPurposeI／O，簡(jiǎn)稱GPIO）外，還為用戶提供了多個(gè)可選的GPIO：HPI－8和McBSP。本文將介紹VC5402的GPIO資源，并結(jié)合實(shí)例，介紹其典型用法。
2　VC54x系列的GPIO
　　GPIO，即指能為外圍設(shè)備提供信號(hào)輸出和從外圍設(shè)備輸入信號(hào)到DSP的引腳。這些管腳能通過(guò)軟件提供多用途的輸入和輸出信號(hào)。所有的VC54x系列提供兩個(gè)GPIO：和XF。
　　即分支控制輸入引腳，被用來(lái)監(jiān)視外圍設(shè)備的狀態(tài)。在時(shí)間要求苛刻的循環(huán)中，在不允許受干擾的情況下，可根據(jù)引腳的狀態(tài)（即外圍設(shè)備的狀態(tài)）來(lái)決定分支轉(zhuǎn)移的去向，以替代中斷。如：
　　XC2，BIO
　　表示如果引腳為低電平，則執(zhí)行后面的1條雙字或2條單字指令；否則，執(zhí)行2條NOP指令。
　　XF即外部標(biāo)志輸出引腳，它受軟件控制，可以用來(lái)向外部器件發(fā)信號(hào)。用SSBX指令可以將ST1的XF位置1，XF腳輸出高電平。同理，RSBX指令使XF腳輸出低電平。
　　BIO和XF通常被用作異步通信時(shí)的握手信號(hào)。
3　HPI-8用在GPIO
　　VC54x系列提供有一個(gè)主機(jī)接口（Host PortInterface，HPI）。HPI是8位并行口，用來(lái)與主設(shè)備或主處理器接口。VC5402的HPI－8還有特殊的功能，即，當(dāng)HPI－8功能被禁止時(shí)（在啟動(dòng)復(fù)位時(shí)，讓HPIENA腳為0），其8位雙向數(shù)據(jù)總線HD可以用作GPIO。
　　有兩個(gè)存儲(chǔ)器映像寄存器來(lái)控制HPI－8口的GPIO功能，它們是：通用I／O控制寄存器（GPIOCR）和通用I／O狀態(tài)寄存器（GPIOSR）。GPIOCR的各個(gè)位段的符號(hào)如圖1所示。

　　該寄存器的TOUT1位是Timer1的輸出使能位。當(dāng)HPI－8功能被禁止后，TOUT1位允許或禁止Timer1從HINT腳輸出。當(dāng)系統(tǒng)只有一個(gè)定時(shí)器時(shí)，該位被保留。DIR7～0控制8個(gè)I／O口的方向。當(dāng)DIR7～0的某位置為1時(shí)，GPIOSR的相應(yīng)位的值輸出到該引腳；同理，當(dāng)某位為0時(shí)，相應(yīng)引腳的邏輯電平被讀入到GPIOSR的相應(yīng)位。注意，當(dāng)某個(gè)HD引腳用作輸入功能，對(duì)GPIOSR相應(yīng)位的寫操作將不起作用。GPIOSR各位的含義見(jiàn)圖2（高8位全部保留）。

　　IO7～0的某位為0，表示在相應(yīng)的HD引腳輸出低電平，或者相應(yīng)的HD引腳讀入的外部信號(hào)為低。IO7～0的某位為1時(shí)，表示在相應(yīng)的HD引腳輸出高電平，或者相應(yīng)的HD引腳讀入的外部信號(hào)為高。
4　McBSP用作GPIO
　　VC5402是VC54x系列中最早引入多通道緩沖串行口（McBSP）的芯片。VC5402及以后的VC54x系列芯片所引入的McBSP功能除了用作一般的BSP外，在兩種情況下，其部分串口管腳（CLKX、FSX、DX、CLKR、FSR、DR）還可以被用作GPIO，這兩種情況是：（1）相關(guān)的串口處在復(fù)位狀態(tài)，即，串口控制寄存器SPCR〔1、2〕的（R／X）RST位為0；（2）相關(guān)的串口被允許用作GPIO，即，管腳控制寄存器PCR的（R／X）IOEN位置1。
　　管腳控制寄存器（PCR）給出了McBSP的管腳作為通用I／O口時(shí)的配置情況，如圖3所示。

　　表1給出了具體的配置情況。從表中可以得知，當(dāng)FS（R／X）M＝0時(shí)，F(xiàn)S（R／X）選作輸入管腳。同理，當(dāng)FS（R／X）M＝1時(shí)，F(xiàn)S（R／X）選作輸出管腳。當(dāng)選作輸出時(shí)，F(xiàn)S（R／X）P中儲(chǔ)存著將要輸出的值。選作輸入時(shí)，F(xiàn)S（R／X）P變成只讀位，反映了該引腳信號(hào)的高低。CLK（R／X）M和CLK（R／X）P的工作情況類似于
CLK（R／X）。當(dāng)McBSP中具有發(fā)送功能的部分引腳被選作GPIO時(shí)，PCR中的DX　STAT位的值被送到DX。通常，將DR用作輸入，輸入值將被保存在PCR中的DR　STAT位。
　　因?yàn)镃LKS通常用作McBSP的輸入，將影響到輸入器和輸出器的配置。所以，為了將CLKS配置成通用輸入口，發(fā)送器和接收器都必須復(fù)位，而且保證（R／X）IOEN＝1。
5　實(shí)　例
　　在一個(gè)DSP系統(tǒng)中，“看門狗”電路是必不可少的部分?！翱撮T狗”和DSP的聯(lián)絡(luò)信號(hào)通常由DSP的GPIO口提供。比較常用的“看門狗”有MAX706和X25043。X25043有很好的Vcc電壓監(jiān)控、可編程看門狗定時(shí)器功能，還有4K字節(jié)的串行E2PROM。在X25043內(nèi)部，有一個(gè)狀態(tài)寄存器，控制該寄存器，就能對(duì)X25043的E2PROM進(jìn)行讀或?qū)?，并?duì)看門狗超時(shí)周期進(jìn)行設(shè)置。圖4為DSP和X25043的接口電路。

　　“看門狗”的工作原理是：如果允許看門狗定時(shí)器工作，且CS保持低電平的時(shí)間長(zhǎng)于看門狗超時(shí)周期，則RESET變?yōu)榈碗娖剑珻S的下降沿將復(fù)位看門狗定時(shí)器。因此，將VC5402的外部輸出引腳XF和看門狗的CS相連。在VC5402的McBSP用作其它用途及HPI功能未被使用時(shí)，可以選用HD作為GPIO，用于和看門狗通訊：設(shè)置X25043的寄存器、對(duì)X25043的E2PROM寫操作和讀操作。軟件設(shè)計(jì)思想為：在主程序中的初始化之后，將XF腳拉低。在主程序的最后或者是某一個(gè)最重要的中斷子程序中將XF拉高。軟件


6　結(jié)束語(yǔ)
?? 本文詳細(xì)介紹了TMS320VC5402的通用I／O資源，并結(jié)合DSP的外圍電路——“看門狗”給出了這些GPIO的一般使用方法。

1　戴明楨，周建江．TMS320VC54x DSP結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001
2　胡乾順．看門狗監(jiān)控電路X25043／45及其應(yīng)用．國(guó)外電子元器件，1997（4）：30～35