第8章__TMS320C55x硬件设计实例

1、1 1 2 23 3电源包括电源包括 内核电源：型号不同采用不同电压。内核电源：型号不同采用不同电压。 外部接口电源：外部接口电源为外部接口电源：外部接口电源为3.3V。电源设计应注意电源的转换效率和电路的复杂程度。电源设计应注意电源的转换效率和电路的复杂程度。采用采用DC-DC转换电路，效率高。转换电路，效率高。 TPS54110：提供：提供1.5A的连续电流，输出电压可调，输出范的连续电流，输出电压可调，输出范围围0.93.3V，满足供电要求。，满足供电要求。用用TPS54110实现实现DC-DC转换的电路原理图。转换的电路原理图。4 4频率电压5 5s4100500kHz(kHz)R (

2、kf) 如R4为为71.5k ，对应的开关频率为，对应的开关频率为700kHz。l TPS54110的开关频率的开关频率TPS54110的开关频率范围从的开关频率范围从280kHz到到700kHz，注意：开关频率选择在模拟信号频率范围之外，否则注意：开关频率选择在模拟信号频率范围之外，否则将对模拟信号造成干扰。将对模拟信号造成干扰。l TPS54110的输出电压：调整的输出电压：调整R1和和R2的阻值进行调整。的阻值进行调整。 R1和和R2的阻值计算公式：的阻值计算公式：21OUT0.8910.891RRV6 6 C55x的供电：通过并联两路的供电：通过并联两路TPS54110来实现。来实现。

3、如果系统对电源的上电顺序有要求，可以通过如果系统对电源的上电顺序有要求，可以通过TPS54110的的PWRGD和和SS/ENA引脚来控制。引脚来控制。例子是例子是DSP内核首先上电，当内核电压稳定后外围接口再内核首先上电，当内核电压稳定后外围接口再上电。上电。7 7上电复位电路的作用是保证上电可靠，需要时实现手工复位。上电复位电路的作用是保证上电可靠，需要时实现手工复位。采用采用MAX708S构建的构建的DSP复位电路复位电路 提供低输入电压保护。提供低输入电压保护。 复位时间延迟。复位时间延迟。 手工复位等功能。手工复位等功能。8 8当当PFI引脚电压低于引脚电压低于2.93V时，复位电路将

4、向时，复位电路将向DSP发出低电压发出低电压中断信号。中断信号。复位信号复位信号低电压报警信号低电压报警信号9 9C55x的时钟输入信号可以采用两种方式产生：的时钟输入信号可以采用两种方式产生：（1) 采用外部晶体，利用内部振荡器产生时钟信号。采用外部晶体，利用内部振荡器产生时钟信号。(2) 时钟输入方式是从时钟输入方式是从X2/CLKIN引脚输入时钟信号，引脚输入时钟信号，X1引引 脚悬空。脚悬空。1010 JTAG接口接口: 调试接口调试接口. 完成程序的下载、调试和调试信完成程序的下载、调试和调试信息输出，查看息输出，查看DSP的存储器、寄存器等的内容，完成芯片（的存储器、寄存器等的内容

5、，完成芯片（Flash存储器）的烧录。存储器）的烧录。 下面给出下面给出JTAG接口电路的连接图。接口电路的连接图。 1111 C5000系列系列DSP提供了多种加载方式：提供了多种加载方式： 增强主机接口（增强主机接口（EHPI）加载方式）加载方式 并行外部存储器接口（并行外部存储器接口（EMIF）加载方式）加载方式 标准串口加载方式标准串口加载方式 支持外围设备接口（支持外围设备接口（SPI）加载方式等）加载方式等 加载方式通过预置通用加载方式通过预置通用I/O引脚的电平来选择，如表格中说引脚的电平来选择，如表格中说明。明。1212TMS320VC5510加载方式加载方式 BOOTM3:0

6、加加 载载 方方 式式0000或或1000不加载不加载00100111保留保留0001SPI加载（支持加载（支持24 位地址的位地址的SPI EEROM）1001SPI加载（支持加载（支持18位地址的位地址的SPI EEROM）1010EMIF加载（加载（8 位宽外部异步寄存器）位宽外部异步寄存器）1011EMIF加载（加载（16 位宽外部异步寄存器）位宽外部异步寄存器）1100EMIF加载（加载（32 位宽外部异步寄存器）位宽外部异步寄存器）1101EHPI加载加载1110标准串口加载（标准串口加载（McBSP0口，口，16 位字宽）位字宽）1111标准串口加载（标准串口加载（McBSP0口

7、，口，8 位字宽）位字宽）1313加载模式分为两类：加载模式分为两类： DSP控制的加载和外部主机控制的加载控制的加载和外部主机控制的加载（1）DSP控制的加载模式控制的加载模式 包括包括EMIF加载、加载、McBSP加载，（加载，（SPI）加载。）加载。方法：下载程序之前先要生成一张方法：下载程序之前先要生成一张载入表载入表。 载入表的信息：载入表的信息： 代码段和数据段信息代码段和数据段信息 向向DSP下载程序的入口点地址下载程序的入口点地址 寄存器配置信息寄存器配置信息 可编程延迟信息可编程延迟信息 用这些信息配置用这些信息配置DSP来完成下载过程。来完成下载过程。 1414载入表的结构

8、载入表的结构 寄存器配置寄存器配置后延迟多少后延迟多少个个CPU周期周期执行后面的执行后面的动作动作1515载入表的生成：载入表的生成： 通过通过COFF文件文件/十六进制文件专用转换工具十六进制文件专用转换工具HEX55.EXE生生成。成。 转换工具在转换工具在CCS安装目录安装目录/C5500/cgtools/bin目录下。目录下。 在命令提示符下运行在命令提示符下运行HEX55命令，如：命令，如： hex55 firmware.cmd -map firmware.map 其中其中firmware.cmd为命令文件，为命令文件， -map firmware.map为命令行选项，为命令行选项

9、， 即生成即生成map文件文件 firmware.map。 1616 命令文件包含下载表的信息：命令文件包含下载表的信息：例：例：boot ;创建一个下载表创建一个下载表v5510:2 ;DSP型号：型号：TMS320VC5510,版本号版本号2serial8 ;8位标准串口载入模式位标准串口载入模式reg_config 0 x1c00, 0 x2180 ;向地址为向地址为0 x1c00的外设的外设 寄存器写入数值寄存器写入数值0X2180delay 0 x100 ;延迟延迟256个个CPU时钟周期时钟周期i ;输出数据格式为输出数据格式为Intel格式格式o my_app.io ;输出文件名

10、输出文件名my_app.out ;输入文件名输入文件名1717（2） 外部主机控制的加载模式外部主机控制的加载模式 EHPI（Enhanced Host Port Interface）扩展主机接口）扩展主机接口主机通过主机通过HPI接口直接访问接口直接访问DSP的存储器，不需的存储器，不需DSP干预。干预。可以直接下载可以直接下载.OUT文件，文件，不必使用转换工具将不必使用转换工具将.OUT文件转文件转换为十六进制格式文件。换为十六进制格式文件。1818l 外部存储器可以是并行外部存储器可以是并行EPROM、EEPROM、Flash 存存 储器储器等非易失存储器，也可是等非易失存储器，也可是

11、 SRAM、双端口存储器等易失存储器、双端口存储器等易失存储器。l在在DSP引导之前，下载表先存储在上述存储器上。引导之前，下载表先存储在上述存储器上。l 应注意地址线的连接应注意地址线的连接。 8位数据宽的存储器时，位数据宽的存储器时， DSP的地址线是从第的地址线是从第21位到第位到第0位；位； 16位位 第第21位到第位到第1位；位； 32位位 第第21位到第位到第2位。位。 1919 8位异步存储器加载连接关系位异步存储器加载连接关系 2020 16位异步存储器加载连接关系位异步存储器加载连接关系 2121 32位异步存储器加载连接关系位异步存储器加载连接关系 2222l选择采样速率：

12、选择采样速率：奈奎斯特定律奈奎斯特定律: A/D转换的采样率必须大于模拟信号最高频转换的采样率必须大于模拟信号最高频率的两倍。率的两倍。最佳采样率是模拟信号最高频率的最佳采样率是模拟信号最高频率的48倍。倍。l择适择适A/D采样芯片。采样芯片。 A/D芯片按数字接口分类：串行接口和并行接口。芯片按数字接口分类：串行接口和并行接口。 信号处理标准结构信号处理标准结构u串行接口串行接口A/D转换芯片：适用于转换芯片：适用于100kHz以下采样速率。以下采样速率。u并行接口并行接口A/D转换芯片：适用于转换芯片：适用于100kHz以上采样率。以上采样率。2323优点：连接简单、占用系统资源较少；优点

13、：连接简单、占用系统资源较少；应用在音频处理等领域。应用在音频处理等领域。实例：实例： A/D转换芯片转换芯片MAX1246 四路模拟信号输入，四路模拟信号输入，12位分辨率，转换速率位分辨率，转换速率 133Ksps串行采样芯片与串行采样芯片与DSP的的无缝无缝连接连接2424信号采集过程如下：信号采集过程如下：（1）首先关闭所有中断。）首先关闭所有中断。（2）处理器设置串口）处理器设置串口McBSP0。MOV#0 x0000 , PORT（#SPCR1_0） ;/* spcr1 */ ; DBL =0 （关闭闭环模式）（关闭闭环模式） ; RJUST=00b （接收数据右对齐，不进行符号扩

14、展）（接收数据右对齐，不进行符号扩展） ; CLKSTP=00b （关闭时钟停止模式）（关闭时钟停止模式） ; Reserve=000b ; DXENA=0 （关闭（关闭DX延迟）延迟） ; RINTM=00b （收到数据（收到数据CPU发出中断）发出中断） ; RSYNCERR=0 ; RFULL=0 ; RRDY=0 ; RRST=0 （处于（处于RESET状态）状态） ; 0000000000000000b=0000h2525MOV #0 x200,PORT（#SPCR2_0） ; Reserve=000000b ; FREE=1 ; SOFT=0 （McBSP发送和接收时钟继续运行）发

15、送和接收时钟继续运行） ; FRST=0 （帧同步逻辑复位）（帧同步逻辑复位） ; GRST=0 （采样率产生器处于（采样率产生器处于RESET状态）状态） ; XINTM=00b （XRDY由由0变变1，发出，发出XINT信号）信号） ; XSYNCERR=0 ; XEMPTY=0 ; XRDY=0 ; XRST=0 （处于（处于RESET状态）状态） ; 0000001000000000b=0200h2626MOV#0 x0a03 , PORT（#PCR0） ;/* pcr */ ; Reserve=0 ; IDLE_EN=0 ; XIOEN=0 发送发送GPIO禁止禁止 ; RIOEN=

16、0 接收接收GPIO禁止禁止 ; FSXM=1（McBSP内部产生发送帧同步信号）内部产生发送帧同步信号） ; FSRM=0 （接收帧同步信号由外部产生）（接收帧同步信号由外部产生） ; CLKXM=1（发送时钟信号由采样率产生器产生（发送时钟信号由采样率产生器产生） ; CLKRM=0（接收时钟信号由采样率产生器产生（接收时钟信号由采样率产生器产生） ; SCLKME=0（CPU clock） ; CLKS_STAT=0 ; DX_STAT=0 ; DR_STAT=0 ; FSXP=0（发送帧同步信号高有效）（发送帧同步信号高有效） ; FSRP=0（接收帧同步信号高有效）（接收帧同步信号高

17、有效） ; CLKXP=1（发送时钟下降沿有效）（发送时钟下降沿有效） ; CLKRP=1（接收时钟下降沿翻转）（接收时钟下降沿翻转） ; 0000 10100000 0011=0A03h引脚电平2727MOV#0 x00cb , PORT（#SRGR1_0） ; /* srgr1 */ ; FWID = 0000 0000 （帧同步信号脉冲宽度为（帧同步信号脉冲宽度为1） ; CLKGDV= 1100 1011b（203） ; 0000 0000 1100 1011b=00CBhMOV#0 x301f,PORT（#SRGR2_0）; /* srgr2 */ ; GSYNC=0 （无外部时钟同

18、步）（无外部时钟同步） ; CLKSP=0 ; CLKSM=1 （CPU clock） ; FSGM=1 （采样率产生器产生帧信号）（采样率产生器产生帧信号） ; FPER=0000 0000 1111 （31） ; 0011 0000 0000 1111=300fh MOV#0 x0020,PORT （#XCR1_0） ; /* xcr1 */ ; Reserve=0 ; XFRLEN1=0 （单字）（单字） ; XWDLEN1=001 （16bits） ; Reserve=0 0000 ; 0000 0000 0010 0000b=0020h2828MOV#0 x0004 , PORT（#

19、XCR2_0）; /* xcr2 */ ; XPHASE=0 （单相帧）（单相帧） ; XFRLEN2=000 0000（单字）（单字） ; XWDLEN2=000 （8bits） ; XCOMPAND=00 （非压缩模式）（非压缩模式） ; XFIG=1 （忽略错误（忽略错误FSR脉冲）脉冲） ; XDATDLY=00 （延迟（延迟0bit） ; 0000 0000 0000 0100b=0004hMOV#0 x0020 , PORT（#RCR1_0）; /* rcr1 */ ; Reserve=0 ; RFRLEN1=000 0000b （单字）（单字） ; RWDLEN1=001b 12

20、bits ; Reserve=00000b ; 0000 0000 0010 0000b=0020H2929MOV#0 x0025 , PORT（#RCR2_0）; /* rcr2 */ ; RPHASE=0 （单相帧）（单相帧） ; RFRLEN2=000 0000b（单字）（单字） ; RWDLEN2=001b 12bits ; RCOMPAND=00b （不压缩（不压缩,首先接收高位）首先接收高位） ; RFIG=1 （忽略错误（忽略错误FSR脉冲）脉冲） ; RDATDLY=01b （延迟（延迟1bit） ; 0000 0000 0010 0101b=0025hMOV#0 x0001

21、, PORT（#MCR1_0）;无需多个通道，使能无需多个通道，使能 选定的通道选定的通道MOV#0 x0001 , PORT（#MCR2_0）MOV#0 x0001 , PORT（#RCERA_0） ;选择通道选择通道0MOV#0 x0001 , PORT（#XCERA_0） ;选择通道选择通道0MOV#0 x0240 , PORT（#SPCR2_0） ;GRST=1,启动采样率发生器启动采样率发生器RPT #0 x200NOP3030MOV#0 x0241 , PORT（#SPCR2_0） ;XRST=1,启动发送器启动发送器MOV#0 x0001 , PORT（#SPCR1_0） ;RR

22、ST=1,启动接收器启动接收器MOV#0 x9f , PORT（#DXR1_0）MOV#0 x02C1 , PORT（#SPCR2_0） ;FRST=1,启动帧同步启动帧同步（3）允许中断。）允许中断。（4）中断服务子程序进行数据存储。）中断服务子程序进行数据存储。_RINT_Isr1:PSH AC0PSH AC1PSHBOTH XAR0PSHT0BCLRCPLMOVport（#DRR1_0）, AC1 ;读采样值读采样值3131MOV STATUE , T0;判断通道号判断通道号SUB#1 , T0 , AC0BCCL1 , AC0=0 SUB #2 , T0 , AC0BCC L2 , A

23、C0=0SUB#3 , T0 , AC0BCCL3 , AC0=0MOV0XD0 , port（#DXR1_0 ;发下次采样命令字发下次采样命令字 1#MOVADD0 , AC0 ；ADD0 地址地址MOVAC0 , AR0MOV AC1 , *AR0+ ；保存采样值；保存采样值MOV AR0 , ADD0 ；通道；通道0地址地址MOV#1 , STATUE ；置下一通道；置下一通道BSENDL1:MOV0XA0 , port（#DXR1_0）;发下次采样命令字发下次采样命令字 2#3232MOVADD1,AC0MOVAC0,AR0MOV AC1,*AR0+MOV AR0,ADD1MOV#2,

24、 STATUEBSENDL2:MOV0XE0, port（#DXR1_0）;发下次采样命令字发下次采样命令字 3#MOVADD2,AC0MOVAC0,AR0MOV AC1,*AR0+MOV AR0,ADD2MOV#3, STATUEBSEND3333L3:MOV0X90, port（#DXR1_0）;发下次采样命令字发下次采样命令字 0#MOVADD3,AC0MOVAC0,AR0MOV AC1,*AR0+MOV AR0,ADD3MOV#0, STATUERETISEND：3434 并行并行A/D采集芯片需提供采样时钟，一般不需要处理器采集芯片需提供采样时钟，一般不需要处理器向采样芯片发出命令字

25、。向采样芯片发出命令字。 TMS320VC5510TLC5510最高最高A/D采集速率达到采集速率达到10MHz，可应用于超声波信号处理方，可应用于超声波信号处理方面。面。TLC5510：（德州仪器公司）：（德州仪器公司） 8位并行位并行A/D采样芯片采样芯片 转换速率达到转换速率达到20MHz。组成高速并行采样系统组成高速并行采样系统3535并行采集系统框图并行采集系统框图 74LVTH245：信号：信号电平的转换电平的转换外部地址译码外部地址译码采样时钟驱动采样时钟驱动采样数据准备好采样数据准备好系统设计的最大采样率为系统设计的最大采样率为10MHz；通过调整；通过调整DSP时钟输出引脚分

26、频比，时钟输出引脚分频比，该采集系统还可在该采集系统还可在5MHz，3.33MHz，2.5MHz采样速率下工作；采样速率下工作；OE：输出使能端。当为：输出使能端。当为低时数据有效。低时数据有效。并行模并行模/数转换器件接入处理器数转换器件接入处理器EMIF3636数据读数据读/写必须满足时序关系写必须满足时序关系并行采样时序关系图并行采样时序关系图 3737读取采样数据方式读取采样数据方式: 中断方式和中断方式和DMA方式。方式。中断方式中断方式 外部引脚外部引脚INT3引发硬件中断，中断程序将数据导入内引发硬件中断，中断程序将数据导入内存，其程序如下。存，其程序如下。 首先设置寻址状态首先

27、设置寻址状态BSET 0 , ST2_55 ;设置设置AR0处在循环寻址状态处在循环寻址状态MOV #0 x6000,mmap（BSA01）;循环首地址循环首地址0 x6000MOV #0 x400,mmap（BK03） ；循环块长度；循环块长度1024MOV #0 x6000,AC0MOV AC0,XAR0 ;XAR0存入循环首地址存入循环首地址3838中断服务程序中断服务程序Int3Isr:MOV 0 x600000,AC0MOV AC0,*AR0+RETI3939MAX5101：3通道、通道、8位并行数位并行数/模转换器模转换器单电压供电，范围为单电压供电，范围为2.75.5V，供电电源

28、作为参考电压，供电电源作为参考电压，输出模拟信号的电压输出模拟信号的电压VOUT：VOUT = （NB VDD） / 256其中其中N B为输出数值，为输出数值，VDD为供电电压。为供电电压。MAX5101连接框图ABC4040 MAX5101的时序图如图所示，应注意写信号有效时间的时序图如图所示，应注意写信号有效时间tDS应大于应大于20ns。MAX5101时序图时序图4141 程序通过定时中断实现三个通道的数程序通过定时中断实现三个通道的数/模转换。模转换。中断服务程序：中断服务程序：TINT0:MOVAC0 , XAR5;XAR5指向输出口地址指向输出口地址MOV#DATA , AR4;

29、 AR4指向数值地址指向数值地址MOV*AR4+ , AC0MOVAC0 , *AR5+;向向OUTA置数置数MOV*AR4+ , AC0MOVAC0 , *AR5+;向向OUTB置数置数MOV*AR4+ , AC0MOVAC0 , *AR5+;向向OUTC置数置数RETI;中断返回中断返回4242 DSP完成信号的采集运算处理任务完成信号的采集运算处理任务 A/D和和D/A完成语音信号的输入和输出。完成语音信号的输入和输出。 例：以例：以TMS320VC5509A为核心的语音处理系统为核心的语音处理系统编解码器件编解码器件TLV320AIC23： 完成模拟语音信号的采样和数字音频信号的完成模

30、拟语音信号的采样和数字音频信号的D/A转换。转换。数据的传输数据的传输 : 用用 多通道缓冲串口（多通道缓冲串口（McBSP）.对对AIC23进行控制：用进行控制：用I2C总线。总线。 TLV320AIC23是高性能的立体声音频是高性能的立体声音频Codec芯片芯片4343TLV320AIC23特点：特点：l内置耳机输出放大器，支持内置耳机输出放大器，支持MIC和和LINE IN两种输入方式。两种输入方式。l输入和输出有可编程增益调节。输入和输出有可编程增益调节。l片内集成了片内集成了ADC和和DAC部件。部件。 采样速率：采样速率：896kHz 分辨率分辨率16位、位、20位、位、24位和位

31、和32位位. ADC的信噪比的信噪比90dB和和DAC的信噪比的信噪比100dBl低功耗：回放模式下功耗为低功耗：回放模式下功耗为23mW，省电模式下小于，省电模式下小于15 W。AIC23为理想的音频模拟为理想的音频模拟I/O器件，应用于数字音频领域。器件，应用于数字音频领域。4444TLV320AIC23内部结构图内部结构图 ADCDAC可编程可编程4545AIC23外围接口：外围接口：（1）数字音频接口）数字音频接口 BCLK： 时钟信号时钟信号 当当AIC23为从模式时，由为从模式时，由DSP产生；产生； AIC23为主模式时，由为主模式时，由AIC23产生。产生。 DOUT： ADC

32、方向的数据输出。方向的数据输出。 LRCOUT：ADC方向的帧信号。方向的帧信号。 DIN： DAC方向的数据输入。方向的数据输入。 LRCIN： DAC方向的帧信号。方向的帧信号。（2）麦克风输入接口）麦克风输入接口 MICBIAS麦克风偏压，通常是麦克风偏压，通常是3/4 AVD。 MICIN 麦克风输入，放大器默认是麦克风输入，放大器默认是5倍增益。倍增益。（3）LINE IN输入接口输入接口 LLINEIN左声道左声道LINE IN输入。输入。 RLINEIN右声道右声道LINE IN输入。输入。4646（4）输出接口）输出接口 LHPOUT左声道耳机放大输出。左声道耳机放大输出。 R

33、HPOUT右声道耳机放大输出。右声道耳机放大输出。 LOUT左声道输出。左声道输出。 ROUT右声道输出。右声道输出。（5）配置接口）配置接口 SDIN配置数据输入。配置数据输入。 SCLK配置时钟。配置时钟。47475509A与与AIC23的硬件连接示意图的硬件连接示意图4848l AIC23通过两个独立的通道进行通信：通过两个独立的通道进行通信： I2C总线（单向通道）：控制总线（单向通道）：控制AIC23的端口配置寄存器的端口配置寄存器 McBSP（双向数据通道）：发送和接收数字音频信号（双向数据通道）：发送和接收数字音频信号lAIC23内部有一个可编程时钟，内部有一个可编程时钟， 采样频率通过采样频率通过AIC23的的SAMPLERATE寄存器设置。寄存器设置。 例如例如 48kHz或或8kHz。MODE接数字地：用接数字地：用I2C控制接口对控制接口对AIC23进行控制。进行控制。CS接数字地：表示接数字地：表示AIC23作为从器件在作为从器件在I2C总线上的外设地址是总线上的外设地址是0011010。49495509A与与AIC23在在I2C模式下的串口模式下的串口传输数据时的时序图：传输数据时的时序图：串行口先传输左声道数据，再传输右声道数据。串行口先传输左声道数据，再传输右声道数据。5509A通过通过McBSP向向AIC发送数据，经过