F28335DSP硬件设计.ppt

DSP原理与应用TheTechnology ApplicationsofDSP 北京交通大学电气工程学院郝瑞祥电话 51687064 11办公室 电气楼602email haorx 第八章DSP系统应用硬件设计 一 DSP系统电路设计的指导原则 二 数字电路系统逻辑接口设计 三 TMS320F28xxx最小系统设计 四 数字开关电源及电机控制等电路设计举例 五 DSP系统设计总结 一 DSP系统电路设计的指导原则 首先 要了解DSP芯片的基本参数 从数据手册Datasheet中查找参数说明 重点关注以下几个参数 1 芯片的工作电源Vcc Vdd 5V 3 3V 2 5V 1 8V 2 信号接口的电平要求 VIH VIL VOH VOL 和驱动能力 3 CPU的工作频率f 信号的上升时间tr 下降时间tf 4 控制信号时序 RD WE RST AddrBus DataBus等 TMS320F28xxx的主要电气参数列表如下 TMS320F28xxx接口时序图1 上电复位 TMS320F28xxx接口时序图2 热复位 TMS320F28xxx接口时序图3 存储器接口读数据 TMS320LF28xxx接口时序图3 存储器接口写数据 二 数字电路系统逻辑接口设计 在设计DSP系统时 除DSP芯片外 还要设计与其他外围芯片的接口 如果接口芯片的工作电源电压也是3 3V 那么可以直接相连接 否则就需要考虑接口电平兼容的问题 不同电平接口组合情况 电平兼容问题 3 3V系统与2 5V系统 1 8V系统接口又如何 3 3V与5V电平转换的4种情形 5VTTL器件驱动3 3VTTL器件 LVC 从上图可以看出两者电平完全兼容 只要3 3V器件允许承受5V电压 两者就可以直接相连 3 3VTTL器件 LVC 驱动5VTTL器件 由于两者电平完全兼容 不需要额外的器件可以将两者直接相连 5VCMOS器件驱动3 3VTTL器件 两者电平不兼容 采用能够承受5V电压的LVC器件 5V器件的输出是可以直接与3 3V器件的输入端接口的 3 3VTTL器件 LVC 驱动5VCMOS器件 两者电平转换标准不一致 这种情况可以采用双电压 一边3 3V供电 一边5V供电 供电的驱动器件 如SN74ALVC164245 SN74LVC4245等芯片 还有其他方法吗 三 TMS320F28xxx最小系统设计 DSP最小系统包括以下几个部分 1 电源系统 Power 2 复位和时钟电路 Reset Clock 3 存储器接口 ROMorRAM 4 外设接口 串行通信 并行通信 I O扩展 5 JTAG JointTestActionGroup 接口6 开关电源或电机控制典型电路设计7 逻辑电路设计思路和探讨 1 电源系统设计 首先要确定DSP控制板上所有的器件工作需要的电源种类 F2833x工作电源为3 3V和1 9V 获得这些电源的途径有哪些 a 采用TI公司的LDO lowdropout 电源芯片TPS7333 5V转3 3V TPS73701 5V转1 9V 或者TPS75201等 Recommendedmethod b 采用其他公司提供的电源芯片 要求其能够提供稳定的3 3V输出电源即可 c 自行设计输出为3 3V的开关电源 为控制板供电 如何获得1 9V电源 典型3 3V和1 9V电源电路设计 2 复位和时钟电路 1 复位电路 a 基本复位电路 b 带看门狗和电源监控的复杂复位电路 2 时钟电路设计 a 无源时钟电路 b 有源时钟电路 3 存储器接口 ROM和RAM a RAM接口 b ROM Flash 接口 4 外设接口 1 串行通信接口设计a SCI RS232 b RS485和CAN通信 RS485接口设计 CAN接口设计 还有哪些芯片可以实现上述功能 c 并行接口 并行DA接口 d I O空间扩展 8位并行数字输出接口电路 具有琐存功能 8位并行数字输入接口电路 无琐存功能 5 JTAG接口设计 JTAG JointTestActionGroup 联合测试行动小组 是一种国际标准测试协议 IEEE1149 1兼容 主要用于芯片内部测试 现在多数的高级器件都支持JTAG协议 如DSP FPGA器件等 标准的JTAG接口是4线 TMS TCK TDI TDO 分别为模式选择 时钟 数据输入和数据输出线 6 开关电源或电机控制典型电路设计 在开关电源和电机控制电路系统设计中 几乎都用到PWM控制和故障保护 下面给出两种电路接口的典型电路设计 1 PWM接口电路设计 2 功率保护接口设计 3 编码器测速接口电路 注 在特殊场合 可采用旋转变压器测量电机转速 测速电路需要专门的芯片对旋转变压器信号进行处理 4 信号调理电路 信号调理电路设计注意事项 a DSP内部采样电路接收的模拟信号范围为0 3V 因此传感器的输出双极性信号应通过调理电路转换为单极性信号 b 对采样电路输出要有限幅措施 以保护DSP芯片 c 采样电路要有滤波措施 以消除外部干扰信号 提高采样精度 7 逻辑电路设计思路和探讨 如果设计的DSP控制系统实现的功能较多 则需要设计多个外部接口电路 会涉及多个电路的译码和逻辑控制 实现译码和复杂时序控制的常用方法有如下几种 1 采用独立元件与门 或门或非门实现简单逻辑 2 采用F138等ASIC芯片实现译码控制 3 采用可编程逻辑芯片GAL16V8等可编程器件 4 采用复杂可编程逻辑器件CPLD 如Max3000 Max7000等芯片 Xilinx3000 5 采用现场可编程阵列FPGA 如FLEX10k系列FPGA 五 DSP系统设计总结 在进行系统设计之前首先要考虑系统的功能要求 初步确定设计思路 然后与相关人员 项目组成员或有丰富设计经验的人员 讨论方案的可行性 再进行总体规划和设计 实现一个实时的DSP硬件系统一般包括以下三个阶段 电路设计 印制电路板设计和硬件调试 1 电路设计阶段该阶段关键是要保证硬件电路能够实现所要达到的控制功能 同时具有很好的可测试性 2 印制电路板设计和制作该阶段关键是要使布线正确合理 布线正确一般容易做到 但是布线合理 能够使系统可靠运行并不容易 布线需要考虑EMC电磁兼容问题 如电源增加电源滤波器 模拟和数字信号分离等电路设计技巧 电路板制作要选择声誉好 具备良好加工工艺的厂家 3 硬件调试拿到加工好的印制板首先要对电路板做细致的常规检查 然后依次焊接和调试控制板电源部分电路 控制电路等 逐个调试每部分电路 对于不符合要求的电路需要进行修改从新设计 重复前面的过程 直到系统正常工作为止 对于一个实际工程应用系统的设计 需要对电路板做进一步测试 主要包括 在规定的电磁测试环境下进行EMC测试 低温 高温环境测试 防静电和防雷击等测试 此外