TMS320VC5402通用I/O資源及其應用

介紹了TMS320VC54x的通用I／O口資源：XF和并詳細介紹了VC5402及該系列中后續芯片獨有的通用I／O口資源HPI－8和McBSP。最后，以一個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。
??? 關鍵詞：數字信號處理器，TMS320VC5402，通用I／O口，看門狗

1　引　言
　　隨著DSP芯片及相關技術的發展，DSP得到了人們的日益關注和越來越廣泛的應用。德州儀器（TI）公司推出的TMS320VC54x系列具有高性能、低功耗等優良性能，受到用戶的歡迎，已廣泛地應用于有線和無線通訊、儀器儀表、雷達、圖像處理、工業控制、語音處理等領域。
　　TMS320VC5402是C5000系列中性價比較高的一顆芯片。獨特的6總線哈佛結構，使其能夠6條流水線同時工作，工作頻率達到100MHz。VC5402除了使用VC54x系列中常用的通用I／O口（GeneralPurposeI／O，簡稱GPIO）外，還為用戶提供了多個可選的GPIO：HPI－8和McBSP。本文將介紹VC5402的GPIO資源，并結合實例，介紹其典型用法。
2　VC54x系列的GPIO
　　GPIO，即指能為外圍設備提供信號輸出和從外圍設備輸入信號到DSP的引腳。這些管腳能通過軟件提供多用途的輸入和輸出信號。所有的VC54x系列提供兩個GPIO：和XF。
　　即分支控制輸入引腳，被用來監視外圍設備的狀態。在時間要求苛刻的循環中，在不允許受干擾的情況下，可根據引腳的狀態（即外圍設備的狀態）來決定分支轉移的去向，以替代中斷。如：
　　XC2，BIO
　　表示如果引腳為低電平，則執行后面的1條雙字或2條單字指令；否則，執行2條NOP指令。
　　XF即外部標志輸出引腳，它受軟件控制，可以用來向外部器件發信號。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的握手信號。
3　HPI-8用在GPIO
　　VC54x系列提供有一個主機接口（Host PortInterface，HPI）。HPI是8位并行口，用來與主設備或主處理器接口。VC5402的HPI－8還有特殊的功能，即，當HPI－8功能被禁止時（在啟動復位時，讓HPIENA腳為0），其8位雙向數據總線HD可以用作GPIO。
　　有兩個存儲器映像寄存器來控制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狀態寄存器（GPIOSR）。GPIOCR的各個位段的符號如圖1所示。

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

　　IO7～0的某位為0，表示在相應的HD引腳輸出低電平，或者相應的HD引腳讀入的外部信號為低。IO7～0的某位為1時，表示在相應的HD引腳輸出高電平，或者相應的HD引腳讀入的外部信號為高。
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）相關的串口處在復位狀態，即，串口控制寄存器SPCR〔1、2〕的（R／X）RST位為0；（2）相關的串口被允許用作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FS（R／X）M＝0時，FS（R／X）選作輸入管腳。同理，當FS（R／X）M＝1時，FS（R／X）選作輸出管腳。當選作輸出時，FS（R／X）P中儲存著將要輸出的值。選作輸入時，FS（R／X）P變成只讀位，反映了該引腳信號的高低。CLK（R／X）M和CLK（R／X）P的工作情況類似于
CLK（R／X）。當McBSP中具有發送功能的部分引腳被選作GPIO時，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。
　　因為CLKS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，發送器和接收器都必須復位，而且保證（R／X）IOEN＝1。
5　實　例
　　在一個DSP系統中，“看門狗”電路是必不可少的部分。“看門狗”和DSP的聯絡信號通常由DSP的GPIO口提供。比較常用的“看門狗”有MAX706和X25043。X25043有很好的Vcc電壓監控、可編程看門狗定時器功能，還有4K字節的串行E2PROM。在X25043內部，有一個狀態寄存器，控制該寄存器，就能對X25043的E2PROM進行讀或寫，并對看門狗超時周期進行設置。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器工作，且CS保持低電平的時間長于看門狗超時周期，則RESET變為低電平，CS的下降沿將復位看門狗定時器。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，可以選用HD作為GPIO，用于和看門狗通訊：設置X25043的寄存器、對X25043的E2PROM寫操作和讀操作。軟件設計思想為：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最重要的中斷子程序中將XF拉高。軟件


6　結束語
?? 本文詳細介紹了TMS320VC5402的通用I／O資源，并結合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結構、原理及應用．北京：北京航空航天大學出版社，2001
2　胡乾順．看門狗監控電路X25043／45及其應用．國外電子元器件，1997（4）：30～35