ARMS3C4510B与DSP6416互连的接口设计

　　1、导言

　　随着现代计算机技术和互联网技术的飞速发展，嵌入式系统成为当前IT行业最热门的焦点之一。32位ARM嵌入式处理器具有高性能、低功耗的特性，已被广泛地应用到消费电子产品领域和无线通信、网络通信等高端设备领域。DSP芯片由于功能强大，加上接口方便、软件可用资源丰富、编程方便、稳定性好、精度高等优点，应用越来越广泛。通常在嵌入式系统的设计中，由ARM嵌入式处理器实现整个系统的协调控制和网络功能，由DSP芯片来执行复杂计算，因此需要实现ARM处理器和DSP之间的数据交换。从某种程度上来说，ARM嵌入式处理器和DSP之间数据交换的速度决定了整个系统的运行速度和性能[1]。

　　本文结合一个实际的基于DSP6416实现实时视频压缩编码和传输系统项目的开发，研究ARM处理器和DSP芯片之间接口的设计，并且讨论基于uCLinux下接口(HPI口)驱动程序写方法。

　　2、系统的整体结构

　　该实时视频压缩编码和传输系统的详细结构如右图1所示：

　　本系统由ARM系统单元，DSP系统单元和FPGA系统单元构成。ARM系统单元主要完成控制DSP系统，从DSP系统中取出已经编码好的视频数据并发送到客户端。我们选用Samsung公司的ARM CPU S3C4510B作为ARM系统单元的主芯片。ARM4510B是基于以太网应用系统的高性价比16/32位RISC微控制器，内含一个由ARM公司设计的16/32位ARM7TDMI RISC处理器核[2]。ARM7TDMI为低功耗、高性能的16/32位核，适合用于对价格及功耗敏感的应用场合。DSP系统单元主要完成对FPGA采集进来的实时视频信号进行压缩编码。我们选用TI公司的TMS320C6416 DSP作为DSP系统单元的主芯片。TMS320C6416是现在市面上功能最强大的DSP芯片之一，其工作在600MHZ的主频下，速度足以达到完成实时视频数据压缩编码的要求。FPGA系统单元主要完成视频数据采集和缓冲作用。FPGA系统单元我们选用Altera公司现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array)EPF10K100VRC240外加一片SDRAM来构成。

　　3、TMS320C6416 DSP的主机接口(HPI口)

　　DSP的主机接口(HPI)是一个并行接口，通过该接口ARM微控制器可以直接访问DSP的内部存储器空间或地址映射到存储器空间的外围设备。C6416DSP中的主机接口可以被设置为HPI32和HPI16这两种模式。为了发挥ARM和DSP6416 32位机的优势，提高存取数据的速度，设置C6416工作与HPI32模式下。

　　TMS320C6416 DSP与外部ARM微处理器通过单独的32位数据线HD0~HD31和8条控制线进行连接。ARM微处理器通过HPI口访问DSP内部的RAM以及其他一些外部资源。在整个ARM微处理器与DSP芯片通过HPI接口进行通信和数据交换的过程中，除了中断ARM和清除ARM发过来的中断需要DSP本身参与外，其他操作DSP都处于被动的地位，几乎不用进行其他的操作[1]。所以对于ARM来说，DSP系统单元就相当与一片外接的SDRAM。