通过USB接口实现FPGA的SelectMap配置

　　1引言

　　TMS320VC5402是TI公司的一种16位数字信号处理器，以其独有的低功耗和高性价比,受到用户的欢迎。C54x操作灵活及运行速度高;使用改进的哈佛结构，具有专用硬件逻辑的CPU、片内存储器和外设接口，以及高度专业化的指令集。而且, C54系列DSP与主机连接通过HPI(Host Port Interface)接口，以逻辑电路设计简单、不需要额外的存储器和程序更新方便优点，可以应用灵活多样的引导加载模式以实现接口和处理功能开发。

　　HPI口是C54x DSP系列芯片内部的并行接口部件,用于与其他总线或CPU主机之间进行连接通信，主机是HPI口的主控者,通过专用地址和数据寄存器、HPI控制寄存器以及外部数据和接口控制信号与HPI口通信。

　　本文基于对一个脑电信号采集系统中数字处理电路部分的研究，设计并实现了TMS320VC5402应用程序的HPI自举加载，HPI方式通信，详细介绍了调试方法与过程，对开发基于DSP处理芯片的脑电信号采集系统有很大的参考价值。

　　2系统介绍

　　脑电信号(EEG)是一种比较特殊的微弱信号。它是由脑神经活动产生并且始终存在于中枢神经系统的自发性电位活动，含有丰富的大脑活动信息。脑电信号的采集处理对于生物医学工程学研究具有重要意义，可以为临床手术中的麻醉镇静监护分析提供必要的数据。

　　脑电信号数据采集系统主要功能是将人脑部的生物电信号通过脑电极提取出来，经过放大处理，传输至上位机显示并存储。本文所研究的数字脑电采集系统就是基于 DSP芯片VC5402处理能力强、实时性高等优点的应用。由系统模拟部分对脑电信号进行放大和预处理，经过 A/D变换后送往数字处理部分。数字处理部分由 DSP芯片和 USB等芯片构成，由DSP控制实现对脑电数字信号的采集与处理，并完成 DSP与 USB芯片的通信，最后通过 USB总线将数据送往上位机实时显示与储存。

　　系统的核心为TMS320VC5402，有三个功能：首先，控制整个系统模数转换并设置各种模拟部分的参数;其次，对A/D变换后的数据进行各种算法处理，包括信号滤波与分析等，也是高性能脑电数字信号采集器的重点;最后完成数据接口功能，把数据按一定的格式打包，通过高速的HPI总线把数据交给USB接口芯片并送往PC机。图(1)为整个方案的原理图，其中虚线部分为调试过程示意图。调试过程中，通过集成开发环境KEIL C51和CCS 5000系统，可视化的调试过程有利于整个方案的后期调试。

图1

　　3 透明式USB通信设计

    VC5402自身提供了标准的串行口，时分复用(TDM)串行口和自动缓冲串行口BSP(Auto-Buffered Serial Port)，这些接口必须通过 PC机的串口与 PC机进行通信，而PC机的串口无法满足高速数据采集对速度的要求。本文采用CY7C68013A芯片通过 HPI(Host Port Interface)接口和 DSP芯片TMS320VC5402相连，再由 CY7C68013A通过USB2.0将数据传送到 PC机上，方便满足系统对传输速度的要求。