第7章TMS320C54x硬件系统设计

1、07 DSP07 DSP硬件系统设计硬件系统设计DSPDSP技术技术防混叠防混叠滤波器滤波器防混叠防混叠滤波器滤波器平滑平滑滤波器滤波器平滑平滑滤波器滤波器ADCADCADCADCDACDACDACDACRAMRAMEPROMEPROM信信号号预预处处理理、MUXMUX、程程控控放放大大等等DSP硬件系统设计确定硬件方案确定硬件方案PCB图设计图设计 首先要根据系统对首先要根据系统对运算量的运算量的需求需求来选择；来选择； 其次要根据系统所其次要根据系统所应用领域应用领域来选择合适的来选择合适的DSPDSP芯片；芯片； 最后要根据最后要根据DSPDSP的的片上资源、价格、外设配置以及与片上资源

2、、价格、外设配置以及与其他元部件的配套性其他元部件的配套性等因素来选择。等因素来选择。 A/DA/D转换器的选择应根据转换器的选择应根据采样频率采样频率、精度精度以及是否要求以及是否要求片上自带采样、多路选择器、基准电源等因素来选择；片上自带采样、多路选择器、基准电源等因素来选择； D/AD/A转换器应根据信号频率、精度以及是否要求自带基转换器应根据信号频率、精度以及是否要求自带基准电源、多路选择器、输出运放等因素来选择。准电源、多路选择器、输出运放等因素来选择。 教材P201 方法：方法： 要求：选通信号要求：选通信号MSTRB和片选信号和片选信号PS、DS同时同时有效有效 一般使用一般使用

3、CPLD来实现来实现DSP和存储器之间的控制和存储器之间的控制逻辑比较方便逻辑比较方便 教材P206 方法：方法： 访问片外访问片外IO空间和访问片外存储器的方法相同空间和访问片外存储器的方法相同 要求：选通信号要求：选通信号IOSTRB和片选信号和片选信号IS同时有效同时有效 一般使用一般使用CPLD来实现来实现DSP和存储器之间的控制和存储器之间的控制逻辑比较方便逻辑比较方便 通用通用IO引脚引脚 BIO(输入引脚）输入引脚） XF（输出引脚）（输出引脚） 串口串口(BSP)和和HPI口的引脚可设置为口的引脚可设置为IO引脚引脚模数转换（模数转换（ADC/DAC）及电路设计）及电路设计CR

4、0A1A0=00 A1A0D7D6D5D4D3D2D1D0CR1A1A0=01 A1A0D7D6D5D4D3D2D1D0 5V2.5V 时钟电路的设计时钟电路的设计 15 121110 3210CLKMD0058H PLLMULPLLDIVPLLCOUNTPLLON/OFFPLLNDIVPLLSTATUSDSP系统复位电路设计TMS320C54xTMS320C54xRSRS1 11 1 C C R RV VCCCC7474HC14HC14TMS320C54xTMS320C54xRSRSC CR R V VCCCCR R1 1MAX706RMAX706RMR WDOMR WDOVCC RESVC

5、C RESGND WDIGND WDIPFI PFOPFI PFO1 12 23 34 45 56 6 7 78 8RSRSV VCCCC至至DSPDSP的复位端的复位端CLKCLK来自来自DSPDSP的输出端的输出端DSP系统电源设计系统电源设计 TMS320C54x系列系列DSP大部分采用低电压供电方大部分采用低电压供电方式，以降低式，以降低DSP芯片功耗。芯片功耗。 TMS320C54x系列系列DSP的电源分为两种，即内核的电源分为两种，即内核电源电源(CVDD)和和I/O电源电源(DVDD)。其中。其中I/O电源一般电源一般采用采用3.3V电压，而内核电源为电压，而内核电源为1.8V，

6、降低内核电，降低内核电压的主要目的是压的主要目的是降低功耗降低功耗。以以TMS320VC5402为例，介绍为例，介绍DSP系统电源设计系统电源设计DVDVDDDD(3.3V)(3.3V)CVCVDDDD(1.8V)(1.8V)5 5V VDVDVDDDD(3.3V)(3.3V)CVCVDDDD(1.8V)(1.8V)3.3V3.3V3.3.电源解决方案电源解决方案 V+ MAX748 V+V+ MAX748 V+SHEN V+SHEN V+REF LXREF LXNC LXNC LXNC LXNC LXNC GNDNC GNDSS GNDSS GNDCC OUTCC OUTVccVcc1000

7、1000pFpF0.0470.047 F F330330pFpF2222 H H2222 H H+3.3+3.3V V1 12 23 34 45 56 67 78 89 91010111112121313141415151616TPS7301 TPS7301 IN RESETIN RESETEN OUTEN OUTFBFBGND GND V VI250250k k 0 0.1 1 F F R R1 1 R R2 21010 F FCSR=1CSR=1 至系统复位至系统复位V Vo o 2 2.7 7V V 0 0.5 5V V12(1)orefRVVR NC 1RESETNC 1RESETNC

8、 NCNC NC1GND NC1GND NC1EN FB/SENSE1EN FB/SENSE1IN 1OUT1IN 1OUT1IN 1OUT1IN 1OUTNC 2RESETNC 2RESETNC NCNC NC2GND NC2GND NC2EN 2SENSE2EN 2SENSE2IN 2OUT2IN 2OUT2IN 2OUT2IN 2OUTNC NCNC NCNC NCNC NCC3C33333 F F3 3.3 3V V1 12 23 34 45 56 67 79 910101111121213131717151516168 81414CVCVDDDD TMS320VC5402TMS320

9、VC5402DVDVDDDDGNDGND&181819192020212122222323242425252626272728281 1.8 8V VD2D2D3D3C2C23333 F FC1C11 1 F FC0C01 1 F F5 5V VR1R1100k100kR2R2100k100kPGPGRESET to DSPRESET to DSPTPS73HD318TPS73HD318DL5817DL5817DL4148DL4148DL4148DL4148D1D1 TMS320C54x系列系列DSP I/O的工作电压是的工作电压是3.3V，在设计，在设计DSP系统时，除了系统时，除了DSP芯

10、片外，必须设计芯片外，必须设计DSP芯片与其他外围芯芯片与其他外围芯片的接口，如果外围芯片的工作电压也是都是片的接口，如果外围芯片的工作电压也是都是3.3V，那么，那么就可以直接连接。就可以直接连接。 但是，现有很多外围芯片的工作电压都是但是，现有很多外围芯片的工作电压都是5V，如，如EPROM、SRAM、A/D、D/A转换芯片。因此就存在如何将转换芯片。因此就存在如何将3.3V DSP芯片与这些芯片与这些5V供电芯片可靠接口的问题供电芯片可靠接口的问题。5 5V V5 5V V3 3.3 3V V4 4.4 43 3.5 52 2.5 51 1.5 50 0.5 50 00 00 0.4 4

11、0 0.8 81 1.5 52 2.0 02 2.4 40 0.4 40 0.8 81 1.5 52 2.0 02 2.4 40 0V VCCCCV VOHOHV VIHIHV VT TV VILILV VOLOLGNDGNDV VCCCCV VOHOHV VIHIHV VT TV VILILV VOLOLGNDGNDV VCCCCV VOHOHV VIHIHV VT TV VILILV VOLOLGNDGND5 5V V CMOSCMOS5 5V V TTLTTL标准标准TTLTTL3.33.3V V TTLTTLLVT,LVC,LVLVT,LVC,LV电平转换标准电平转换标准(P232)省

12、电和保持方式操作操作/特性特性 IDLE1 IDLE2 IDLE3 HOLD CPUCPU处于暂停工作状态处于暂停工作状态 CPUCPU时钟停止工作时钟停止工作 外围电路时钟停止工作外围电路时钟停止工作 锁相环（锁相环（PLLPLL）停止工作停止工作 外部地址线处于高阻状态外部地址线处于高阻状态 外部数据线处于高阻状态外部数据线处于高阻状态 外部控制信号线处于高阻状态外部控制信号线处于高阻状态因其他因其他原因结原因结束省电束省电工作方工作方式式 HOLDHOLD变为高电平变为高电平 内部可屏蔽硬件中断内部可屏蔽硬件中断 外部可屏蔽硬件中断外部可屏蔽硬件中断 NMINMI RSRS 保持方式是另

13、一种省电方式。保持方式是另一种省电方式。 这种方式可由这种方式可由HOLD信号初始化，信号初始化， 使使CPU的的地地址总线、数据总线和控制总线址总线、数据总线和控制总线处于处于高阻高阻状态，并可状态，并可以通过设定以通过设定HM位，来终止位，来终止CPU运行。运行。 若若HM=1，则三总线高阻，则三总线高阻，CPU停止工作；停止工作； 若若HM=0，则三总线高阻，但则三总线高阻，但CPU继续运行。继续运行。 这种方式这种方式不会停止不会停止CPU片内外设的工作片内外设的工作。 当当HOLD信号无效时，结束保持方式。信号无效时，结束保持方式。 JTAG接口电路的设计接口电路的设计 JTAG接口

14、接口(P235) 14针接口，不同于针接口，不同于10针针JTAG接口接口 作用：下载作用：下载;仿真仿真 JTAG接口电路设计接口电路设计 电路：电路：教材教材P236，驱动电路和上拉电阻，驱动电路和上拉电阻 电缆长度：小于电缆长度：小于15cm，若需要加长，需要加驱，若需要加长，需要加驱动电路。动电路。 仿真器仿真器 作用：作用：1）下载，）下载，2）仿真）仿真 操作：使用操作：使用JTAG接口进行接口进行PC机与机与DSP芯片进芯片进行连接，行连接，JTAG口不能带电插拔，口不能带电插拔，USB口可以。口可以。DSP引导方式引导方式 电路的电路的2种模式：种模式： 调试模式调试模式：产品

15、研发阶段的一种模式，电路：产品研发阶段的一种模式，电路设计尚未成熟，要结合设计尚未成熟，要结合PC机中的开发软件进机中的开发软件进行仿真和调试，上电后，使用仿真器进行下行仿真和调试，上电后，使用仿真器进行下载，不能离开载，不能离开PC机开发环境而独立运行。机开发环境而独立运行。 产品模式产品模式：即设计已经成为产品，可以离开：即设计已经成为产品，可以离开PC机而独立运行。上电后可以自己引导下载，机而独立运行。上电后可以自己引导下载，完成启动过程。完成启动过程。 BootLoader是开发是开发DSP应用系统的最后一应用系统的最后一步工作。步工作。CCS生成的生成的*.out可执行文件是一可执行

16、文件是一种模块化种模块化COFF格式，其结构与实际的格式，其结构与实际的Flash存储区间不匹配，不能直接写入到存储区间不匹配，不能直接写入到Flash中。中。 DSP内部内部ROM固化了一个称为固化了一个称为Boot的程的程序（序（F800H处开始），上电复位后处开始），上电复位后（MP/MC0），），DSP自动执行这个自动执行这个Boot程序，引导程序将外部程序，引导程序将外部Flash的程序读入的程序读入DSP内部的内部的DARAM程序区，然后将程序区，然后将PC指指向向DARAM内的程序第一条指令，从而完内的程序第一条指令，从而完成启动。成启动。 何谓何谓BootLoader？ Boo

17、tloader是指由是指由TI在生产芯片时预先烧制在在生产芯片时预先烧制在DSP片内片内ROM中中,完成目标系统上电后自行启动并完成目标系统上电后自行启动并执行用户软件代码执行用户软件代码, 该程序包括自举启动表、用户该程序包括自举启动表、用户程序、启动表起始地址。程序、启动表起始地址。 启动过程：启动过程： 1）复位后）复位后,执行片内执行片内ROM中的引导程序中的引导程序; 2）引导程序先检测加载方式；）引导程序先检测加载方式； 3）读片外）读片外FLASH中的自举启动表，根据启动表中中的自举启动表，根据启动表中 的信息把程序代码读入到片内的信息把程序代码读入到片内DARAM中中; 4)将

18、将PC指向程序入口地址，开始执行用户程序。指向程序入口地址，开始执行用户程序。Bootloader模式模式 DSP启动模式：启动模式： 指将指将DSP外部外部ROM中的程序加载到内部中的程序加载到内部DARAM中的读入方式中的读入方式 DSP自举启动表（自举启动表（P240)：包含：包含 启动模式字启动模式字 延时寄存器延时寄存器SWWR和和BSCR的设置值的设置值 用户程序空间起始地址用户程序空间起始地址 用户程序入口地址用户程序入口地址 用户程序长度用户程序长度 用户程序代码用户程序代码 用户启动表结束字：用户启动表结束字：0000HuDSP启动模式主要有以下几种启动模式主要有以下几种 HPI 串行串行EEPROM 并行模式并行模式 标准串行口模式标准串行口模式 通用通用I/O模式模式并口并口BootLoader模式（模式（P239） DSP上电复位后，上电复位后，MP/MC=0，Bootloader程序读取程序读取I/O空间地址空间地址0FFFFh的一个字的数据，并将该数据作的一个字的数据，并将该数据作为自举启动表在数据空间的起始地址。为自举启动表在数据空间的起始地址。 对于对于8bit启动，关键字为启动，关键字为08AAh,对于对于16bit启动，关键字为启动，关键字为10AAh. 除除HPI模式不需要模式不需要Boot表外，其他模式表外，其他模式均需要建立自举表