数字信号处理器(DSP)及其应用(9-10)资料

1、数字(shz)信号处理器（DSP）及其应用胡晓东共一百一十二页第9章 DSP系统(xtng)的设计最小硬件系统设计(shj)外围接口设计共一百一十二页Lowest CostControl SystemsStorageMotor ControlHighest EfficiencyBest MIPS per:Watt / Dollar/ SizeWireless ClientsModems / Telephony VoIP HighestPerformanceMulti Channel,Multi FunctionComm InfrastructurexDSLImaging, VideoC6000

2、(C62x,C67x,C64x)C3x C4x C8xC2000(C20 x,C24x,C28x)C1x C2xC5000(C54x, C55x)C5x共一百一十二页DSP总体设计框图(kungt)系统(xtng)需求说明书定义技术指标选择DSP芯片及外围芯片软件设计说明书硬件设计说明书软件编程与测试硬件电路与调试系 统 集 成系统测试，样机、中试与产品共一百一十二页需求(xqi)分析系统结构选择(xunz)系统总体构成软硬件设计系统调试试运行交付使用共一百一十二页引言(ynyn)基本系统的设计复位(f wi)和时钟电路存储器接口前向通道，A/D，V/f后向通道，D/A，f/V，PWM人机接口

3、，键盘，显示器多机通讯和总线扩展一件“系统集成”的工作，我们可以使用现有开发成功的硬件平台及算法去实现我们特殊的应用共一百一十二页1 DSP的基本硬件(yn jin)设计DSP的复位上电复位、手动复位、软件(run jin)复位Reset引脚上5个机器周期以上的低电平来实现考虑到晶振的稳定时间，上电复位一般在Reset引脚上置100-200ms的低电平脉冲最简单的复位电路为分立元件的RC电路V = Vcc(1-e-t/RC)集成的微处理器监控复位电路，MAX707/708带有看门狗电路电压门槛检测器VCCKRESETTMS320共一百一十二页时钟电路的设计外部时钟直接输入(shr)X2/CLK

4、IN引脚，X1悬空（采用封装好的晶体振荡器）外接晶振启动片内的振荡电路为了提高系统的稳定性一般DSP内部都有可编程锁相环PLL，其功能是把外部提供的时钟倍频或分频做为DSP工作的频率（如外加10M时钟，经PLL倍频后DSP可工作在100M，这样外部电路已非常低的频率工作会较稳定硬件配置和软件配置引脚：CLKMD1 CLKMD3时钟模式寄存器CLKMDX1X2/CLKIN共一百一十二页C5402锁相环硬件(yn jin)配置方式CLKMD1CLKMD1CLKMD1CLKMD时钟模式000E007hPLL*150019007hPLL*100104007hPLL*51001007hPLL*2110F

5、007hPLL*11110000h1/2101F000h1/4011E007h-两种模式(msh)：（1）PLL模式；（2）DIV模式共一百一十二页TMS320C54xD(15-0)A(15-0)PSDSISR/WMSTRBIOSTRBREADYIAQMSCRSX1X2CLKINCLKOUTCLKMD(1-3)MP/MCCNTHOLDHOLDANM1INT(0-3)IACKXFBIOTOUTCLKX0DX0FSX0CLKR0DR0FSR0CLKX1DX1FSX1CLKR1DR1FSR1数据(shj)/地址总线和控制信号系统(xtng)控制时钟复位信号外部DMA接口外部中断接口外部标志定时器输出

6、串口0串口1共一百一十二页控制(kngzh)引脚举例RS: 复位，保持3个时钟周期MSTRB: 外部数据存储器选通信(tng xn)号PS: 外部程序存储器片选信号DS: 外部数据存储器片选信号IS: I/O设备选择信号IOSTRB: I/O设备选通信号R/W: 读/写信号HOLD: 请求控制存储器接口信号HOLDA: 响应控制存储器接口信号MSC: 微状态完成信号IAQ: 中断请求信号IACK: 中断响应信号MP/MC: DSP工作方式选择信号 READY: 数据准备好信号共一百一十二页外部中断引脚NMI: 不可屏蔽(pngb)中断INT0: 可屏蔽外部中断通讯端口引脚串口主机通讯并行接口H

7、PI通用I/O端口引脚XF: 输出BIO: 输入共一百一十二页电源(dinyun)设计为了降低功耗，内核电压CVDD与I/O电压DVDD分开，大多数电源电压5V, 3.3V, 3V举例：TMS320VC549 I/O电压为3.3V，内核电压为2.5V，降低44%的功耗消耗电流估计: CPU、时钟电路、外设，引脚加电次序：同时加电（理想）；先DVDD、后CVDD电压调整器的选择(xunz)：单电压输出芯片，单可调电压输出芯片（1.2-9.75V），双电压输出芯片（TPS73HD301, TPS73HD325, TPS73HD318）共一百一十二页电源(dinyun)电路通过专用芯片实现双电压供电

8、I/O电源DVDD 3.3V内核电源CVDD 1.8V2.5V3.3V和5V混合逻辑电路如果电平标准不同或电压承受要求等问题需要加入(jir)电平转换电路VohVolVihVilVCC3.3V TTL2.40.42.00.83.35.0V CMOS4.440.53.51.555.0V TTL2.40.42.00.85共一百一十二页3.3V和5V混合系统的考虑(kol)V CMOS, 5V TTL, 3.3V TTL4种情况5V TTL 器件直接驱动3.3V TTL器件(电压承受)3.3V TTL器件直接驱动 5V TTL器件5V CMOS器件驱动 3.3V TTL器件(电压承受)3.3V TT

9、L器件驱动 5V CMOS器件: 双电压供电驱动器DSP与外围器件的接口（电平考虑(kol)）与3V器件的直接相连与5V器件的接口：C549不可以承受5V电压共一百一十二页与外部器件接口的考虑(kol)（时序匹配）等待状态DSP内部读写操作都是单周期，可分为3段：地址建立时间(shjin)、数据有效时间(shjin)和存储时间(shjin)，一般要求外部存储器的存储小于60%的机器周期需求器件类型速度范围普通ROM100 ns快速ROM10-x0 ns双口RAMx0 nsRAMx0 nsSDRAMx-10 ns共一百一十二页外部存储器存取时间60%机器周期DSP内部读和写操作都是单周期，而外部

10、零等待状态读操作也是在单周期内进行的，一般情况下可以将单个机器周期内完成的操作分为三个阶段，一是地址建立时间，二是数据(shj)有效时间，三是存储器存取时间，在这种情况下要求外部存储器存取时间小于60%的机器周期，才可以实现零等待的访问若T=25ns和15ns, 则存储器存取时间应15ns和9ns共一百一十二页所有(suyu)器件都不需要插入等待状态，将READY引脚接高电平等待状态数目的确定TMS320C54x-40，机器周期为25ns，要求外部器件的存取时间小于15ns软件等待状态（014）软件等待状态寄存器SWWSR，最大等待状态数为7，复位时，SWWSR=7FFFh，各空间均插入7个T

11、软件等待状态控制寄存器SWCR（最低位SWSM为倍增因子,0/1）Low Prog, Low Data : 0000-7FFFhHi Prog, Hi data : 8000-FFFFhI/O : 0000-FFFFh1514-1211-98-65-32-0RI/OHi DataLow DataHi ProgLow ProgSTM #349B, SWWSR;0 011 010 010 011 011程序(chngx)IO：3，数据：2共一百一十二页插入等待(dngdi)状态数的关系外部器件的存取时间 ns插入等待状态数t=1515t=4040t=6565t=9090t=115115t10ms进

12、行防抖处理共一百一十二页STM # 5018h, SWWSR ；0 101 000 000 011 000共一百一十二页STM #1278h, SWWSR ;0 001 001 001 111 000共一百一十二页总线(zn xin)驱动和锁存总线驱动负载(fzi)比较大时单向总线驱动和双向总线驱动，8位和16位总线锁存冯.诺依曼结构的MCU中，数据、地址有一部分总线是复用的，74LS373，74LS273在DSP中锁存器可作为输出口等其他功能使用共一百一十二页中断电路(dinl)的设计一般3种外部中断定时器中断DMA中断串口接收、发送中断边沿触发中断方式和电平触发中断方式在电平触发中断方式中

13、，低电平脉冲的宽度必须满足(mnz)一定的宽度：1T Pwidth RAMPAGE1 共一百一十二页线性缓冲区法 1、新老数据位置直接明了。 2、需要移动(ydng)数据。 3、要求在一个机器周期中进行一次读和一次写操作， 因而要求定位在DARAM中。循环缓冲区法(推荐的方法)1、新老数据位置不直接明了。 2、不需要移动数据。 3、不存在(cnzi)一个机器周期中进行一次读和一次写操作， 因而不要求定位在DARAM中。共一百一十二页IIR(无限(wxin)冲激响应)滤波器的实现IIR的差分(ch fn)表达式为x0 x1x2Z-1Z-1A1A2B0B1B2x(n)y(n)反馈通道：X0=x(n

14、)+A1*x1+A2*x2前向通道：y(n)=B0*x0+B1*x1+B2*x2共一百一十二页IIR(无限(wxin)冲激响应)滤波器的实现（续1）高阶IIR滤波器可以看成(kn chn)多个二阶环节相级联或并联的形式x0 x1x2B2B1B0A2A1COFF共一百一十二页IIR(无限(wxin)冲激响应)滤波器的实现（续2）PORT IO0, x0LD x0, 16, ALD x1, TMAC A1, ALD x2, TMAC A2, ASTH A, x0MPY B2, ALTD x1MAC B1,ALTD x0MAC B0,ASTH A, x0共一百一十二页IIR(无限(wxin)冲激响应)滤波器的实现（续3）x(n-2)x(n-1)x(n)A2A1y(n-2)y(n-1)y(n)B2B1B0y(n) = B0*x(n) + B1*x(n-1) + B2*x(n-2) + A1*y(n-1)+A2*y(n-2)共一百一十二页快速傅里叶变换(binhun)（FFT）的实现常用的FFT算法基2时间抽取(chu q)基2频率抽取基4时间抽取基4频率抽取分裂基算法采用蝶形运算克服运算溢出具体实现：略共一百一十二页共一百一十二页内容摘要数字(shz)信号处理器（DSP）及其应用。选择DSP芯片及外围芯片。硬件配置和软件配置。如果电平标准不同或电压承受要求等问题需要加入电平转换电路。