TMS320VC5402通用I／O资源及其应用

　介绍了TMS320VC54x的通用I／O口资源：XF和并详细介绍了VC5402及该系列中后续芯片独有的通用I／O口资源HPI－8和McBSP。最后，以一个具体的看门狗电路为例，给出了这些通用I／O口资源的使用方法。
    关键词：数字信号处理器，TMS320VC5402，通用I／O口，看门狗

1　引　言
　　随着DSP芯片及相关技术的发展，DSP得到了人们的日益关注和越来越广泛的应用。德州仪器（TI）公司推出的TMS320VC54x系列具有高性能、低功耗等优良性能，受到用户的欢迎，已广泛地应用于有线和无线通讯、仪器仪表、雷达、图像处理、工业控制、语音处理等领域。
　　TMS320VC5402是C5000系列中性价比较高的一颗芯片。独特的6总线哈佛结构，使其能够6条流水线同时工作，工作频率达到100MHz。VC5402除了使用VC54x系列中常用的通用I／O口（GeneralPurposeI／O，简称GPIO）外，还为用户提供了多个可选的GPIO：HPI－8和McBSP。本文将介绍VC5402的GPIO资源，并结合实例，介绍其典型用法。
2　VC54x系列的GPIO
　　GPIO，即指能为外围设备提供信号输出和从外围设备输入信号到DSP的引脚。这些管脚能通过软件提供多用途的输入和输出信号。所有的VC54x系列提供两个GPIO：和XF。
　　即分支控制输入引脚，被用来监视外围设备的状态。在时间要求苛刻的循环中，在不允许受干扰的情况下，可根据引脚的状态（即外围设备的状态）来决定分支转移的去向，以替代中断。如：
　　XC2，BIO
　　表示如果引脚为低电平，则执行后面的1条双字或2条单字指令；否则，执行2条NOP指令。
　　XF即外部标志输出引脚，它受软件控制，可以用来向外部器件发信号。用SSBX指令可以将ST1的XF位置1，XF脚输出高电平。同理，RSBX指令使XF脚输出低电平。
　　BIO和XF通常被用作异步通信时的握手信号。
3　HPI-8用在GPIO
　　VC54x系列提供有一个主机接口（Host PortInterface，HPI）。HPI是8位并行口，用来与主设备或主处理器接口。VC5402的HPI－8还有特殊的功能，即，当HPI－8功能被禁止时（在启动复位时，让HPIENA脚为0），其8位双向数据总线HD可以用作GPIO。
　　有两个存储器映像寄存器来控制HPI－8口的GPIO功能，它们是：通用I／O控制寄存器（GPIOCR）和通用I／O状态寄存器（GPIOSR）。GPIOCR的各个位段的符号如图1所示。

　　该寄存器的TOUT1位是Timer1的输出使能位。当HPI－8功能被禁止后，TOUT1位允许或禁止Timer1从HINT脚输出。当系统只有一个定时器时，该位被保留。DIR7～0控制8个I／O口的方向。当DIR7～0的某位置为1时，GPIOSR的相应位的值输出到该引脚；同理，当某位为0时，相应引脚的逻辑电平被读入到GPIOSR的相应位。注意，当某个HD引脚用作输入功能，对GPIOSR相应位的写操作将不起作用。GPIOSR各位的含义见图2（高8位全部保留）。

　　IO7～0的某位为0，表示在相应的HD引脚输出低电平，或者相应的HD引脚读入的外部信号为低。IO7～0的某位为1时，表示在相应的HD引脚输出高电平，或者相应的HD引脚读入的外部信号为高。
4　McBSP用作GPIO
　　VC5402是VC54x系列中最早引入多通道缓冲串行口（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，在两种情况下，其部分串口管脚（CLKX、FSX、DX、CLKR、FSR、DR）还可以被用作GPIO，这两种情况是：（1）相关的串口处在复位状态，即，串口控制寄存器SPCR〔1、2〕的（R／X）RST位为0；（2）相关的串口被允许用作GPIO，即，管脚控制寄存器PCR的（R／X）IOEN位置1。
　　管脚控制寄存器（PCR）给出了McBSP的管脚作为通用I／O口时的配置情况，如图3所示。

　　表1给出了具体的配置情况。从表中可以得知，当FS（R／X）M＝0时，FS（R／X）选作输入管脚。同理，当FS（R／X）M＝1时，FS（R／X）选作输出管脚。当选作输出时，FS（R／X）P中储存着将要输出的值。选作输入时，FS（R／X）P变成只读位，反映了该引脚信号的高低。CLK（R／X）M和CLK（R／X）P的工作情况类似于
CLK（R／X）。当McBSP中具有发送功能的部分引脚被选作GPIO时，PCR中的DX　STAT位的值被送到DX。通常，将DR用作输入，输入值将被保存在PCR中的DR　STAT位。
　　因为CLKS通常用作McBSP的输入，将影响到输入器和输出器的配置。所以，为了将CLKS配置成通用输入口，发送器和接收器都必须复位，而且保证（R／X）IOEN＝1。
5　实　例
　　在一个DSP系统中，“看门狗”电路是必不可少的部分。“看门狗”和DSP的联络信号通常由DSP的GPIO口提供。比较常用的“看门狗”有MAX706和X25043。X25043有很好的Vcc电压监控、可编程看门狗定时器功能，还有4K字节的串行E2PROM。在X25043内部，有一个状态寄存器，控制该寄存器，就能对X25043的E2PROM进行读或写，并对看门狗超时周期进行设置。图4为DSP和X25043的接口电路。

　　“看门狗”的工作原理是：如果允许看门狗定时器工作，且CS保持低电平的时间长于看门狗超时周期，则RESET变为低电平，CS的下降沿将复位看门狗定时器。因此，将VC5402的外部输出引脚XF和看门狗的CS相连。在VC5402的McBSP用作其它用途及HPI功能未被使用时，可以选用HD作为GPIO，用于和看门狗通讯：设置X25043的寄存器、对X25043的E2PROM写操作和读操作。软件设计思想为：在主程序中的初始化之后，将XF脚拉低。在主程序的最后或者是某一个最重要的中断子程序中将XF拉高。软件


6　结束语
   本文详细介绍了TMS320VC5402的通用I／O资源，并结合DSP的外围电路——“看门狗”给出了这些GPIO的一般使用方法。

参考文献

1　戴明桢，周建江．TMS320VC54x DSP结构、原理及应用．北京：北京航空航天大学出版社，2001
2　胡乾顺．看门狗监控电路X25043／45及其应用．国外电子元器件，1997（4）：30～35