TI 54xxDSP与51单片机的接口技术

摘要：TI的54xxDSP是一种定点DSP系列芯片，广泛应用于各种信号处理系统，特别是语音信号处理系统。在这些系统中，通常由两部分组成。一部分为DSP子系统，这是整个系统的核心，主要完成采样、数字信号处理以及输出等功能；另一部分为单片机子系统，进行交互界面的控制，如键盘和显示。两个子系统不是各自孤立的，需要进行必要的数据交换。本文主要讨论DSP和51单片机之间通过HPI接口进行连接的设计方法，给出硬件连接以及软件编程方法。


关键词：DSP HPI 单片机
引 言

　　TMS320C54xx是TI公司针对音频信号处理领域推出的一种定点DSP系列芯片，已经在很多语音信号处理系统中得到了广泛的应用。在这些系统中，通常包含DSP和单片机两个子系统。DSP系统作为从设备，完成采样、计算等功能；单片机系统作为主设备，完成交互界面的控制。主从设备之间也要以一定的方式接口，来进行数据通信。下面就介绍DSP和单片机之间的接口技术。

　　这里单片机选择的是MCS-51系列。51系列是一种很经典的单片机，20多年来一直久盛不衰。而且Intel通过授权51内核，出现很多第三方生产的51系列产品。这些产品一般都具有较高的时钟频率和较大的存储空间，而且还能运行嵌入式操作系统。这些都极大地提高了它的性能，扩大了它的应用范围。

　　DSP芯片中的HPI(主机接口)是为了满足DSP与其它的微处理器接口而专门设计的。它分为HPI-8和HPI-16，分别针对具有8位和16位数据线的单片机。每一种又分为标准型和增强型。两者的区别在于标准型只可以访问固定的地址空间，而增强型可以访问整个DSP的片内存储器。这里以增强型的HPI8为例来说明。

1 硬件设计

1.1 时序匹配

　　HPI8总共有18根信号线。其中数据线8根(HD0~ HD7)，其余10根都是控制线，如表1所列。(详细情况请查看参考文献[1]。)
　　　　　　　

① ：在数据线和地址线复用的MCU中，与ALE信号连接，在下降沿锁存HBIL、HCNTL0/1、HR/W，因为这些信号通常与地址线连接。如果MCU的数据线和地址线没有复用，则应该接高电平。

② 、：数据传输的时序控制。时序见图1，即下降沿传输开始，上升沿传输结束。另外如果不使用(即接高电平)，也可以配合对HBIL、HCNTL0/1、HR/W进行锁存。
　　　
③ HCNTL0/1：选择HPI内部寄存器，如表2所列。
　　　　　　
1.2 电平匹配

　　54xxDSP的外部I/O引脚用的是3.3V的逻辑电平，而大部分51单片机用的是5V的逻辑电平。前者输出高电平，最小值为2.4V；后者输入高电平，最小值为2.0V。所以前者的输出可以直接接到后者的输入。但是前者允许输入高电平最大值为3.6V，而后者的输出高电平一般都在4.5V以上。所以前者的输入和后者的输出不能直接连接，需要做电平转换。如果引脚数量少，可以直接用三极管和电阻来转换。这里由于引脚较多，所以选用TI 74LVC16245A芯片来进行电平转换。

　　74LVC16245A是TI公司的一种16位双向总线收发器。它可以接收高达5.5V的高电平，而输出的高电平可以达到3.3V左右，内部包括16路如图2所示的结构单元。
　　　　　　　　　　　
　　图2中G为使能端，低电平有效；DIR为方向控制端，高电平A