DSP基于TMS320VC5410的最小系统设计.doc

基于TMS320VC5410的最小系统设计 摘要：TMS320VC5410是TI公司生产的一款定点数字信号处理（DSP）芯片。基于DSP的最小系统是以其简洁的硬件结构来实现DSP的一般功能，广泛应用于工业生产、教学、科研、电子设计等领域。主要介绍了基于TMS320VC5410的最小系统硬件电路设计方案。阐述了重要电路部分的抗干扰设计和软件调试过程中应注意的若干问题。最后提出了简单易行的软件调试方法以及部分程序代码。 关键词：TMS320VC5410；最小系统； DSP；软件测试 一 引言 随着数字信号处理芯片及相关技术的发展, DSP得到了人们的日益关注和越来越广泛的应用。德州仪器（TI）公司推出的TMS320VC54X系列DSP具有高性能、低功耗等优良性能,受到用户的欢迎. 已广泛应用于有线和无线通讯、仪器仪表、雷达、图像处理、工业控制、语音处理等领域。TMS320VC5410（VC5410）具有TMS320VC54X的结构和特征,他是一款通用的高速低功耗数字信号处理芯片。本文主要介绍基于VC5410的最小系统硬件设计方案及其在硬件设计和软件调试过程中应注意的若干问题,并提出了简单易行的软件调试方法。 二 器件选择 基于VC5410的最小系统硬件设计是以VC5410芯片为核心,与时钟电源电路、复位电路、片外程序/数据存储器、信号扩展部分等构成的。最小系统的硬件框图如图1所示。考虑到系统设计的通用性和性价比,在设计中选用了以下芯片： VC5410：倍频后最高工作时钟可达100MHZ，6级流水线深度； TPS73HD325：为VC5410提供稳定的+3.3 V和+2. 5 V电源； SST39VF400（VF400）：最小系统中的FLASH芯片,用于存放BOOT表和提供外扩的存储空间. DSP在加电后，从FLASH读固化程序，将其装到片内或片外RAM中运行，这样做的原因RAM的访问速度较快； IDT71V016SA15PH： 64k×16b的高速SRAM。SRAM主要用来存储大量数据，他是DSP系统中的关键芯片，只有合理地选择SRAM才能最大限度地发挥DSP系统的性能。 2.1 时钟电路 在DSP系统中，时钟电路是处理数字信息的基础，同时他也是电磁辐射的主要来源，其性能的好坏直接影响到系统能否正常运行，所以时钟电路在DSP系统设计中占有至关重要的地位。在本人设计的基于VC5410的最小系统中，采用的是晶振电路，晶振的输出信号电平3.3V，频率为10MHZ，经DSP倍频后工作顺率可以达到100MHZ。，他与内部锁相环一起产生参考时钟信号。其外围电路简单、体积小、频率范围宽（上限高达100 MHz）、驱动能力强，可为多个器件使用。VC5410的CPU有3个时钟模式选择引脚CLKMD1，CLKMD2，CLKMD3为了操作方便，可将这3个引脚的值由DIP开关控制，这样增强了时钟晶振选择的灵活性。 2.2 电源电路 常用的TTL电路供电电压为5 V直流电源，而VC5410要求3. 3 V的I／O电压和2. 5 V核电压，低于正常供电电压，需进行电压转换。常用的电源解决方案有单电源输出和双电源输出两种。在最小系统设计中采用的是双电源输出方案，故而用TPS73HD325作为电压转换器，典型输入电压为十5V，输出为十3.3v和+2.5v，输出的电压要先进行滤波处理。详细设计方案如图2所示。 图 2 电压转换原理图 2.3 复位电路部分 TMS320VC54X的复位方式有3种，即上电复位、手动复位和软件复位。前两种是通过硬件电路来实现复位，后一种则通过软件编程实现。对于硬件复位电路而言，DSP要求在复位信号从低到高之前，时钟必须已经稳定工作了若干时间（ms级），同时对复位信号的低电平宽度也有要求，而且复位信号上不应有毛刺出现。图3为上电或按钮复位电路，在上电瞬间，由于电容C上的电压不能突变，所以通过电阻R进行充电，充电时间由RC的乘积值决定，一般要求5个外部时钟周期。为了防止复位不完全，参数可以选择大一些。按钮的作用是当按下按钮时，将电容C上的电荷通过串联的电阻R放掉，使电容C上的电压降为零。当按钮松开时，C的充电过程和上电复位相同，从而实现手动按钮复位。 2.4 JTAG接口部分 它提供了系统与仿真器的接口，以实现在线仿真、程序下载等操作。系统设计中的JTAG仿真口有14个管脚，其中的EMU0和ＥMＵ1信号必须通过上拉电阻连接到电源上，提供少于10s的信号上升时间，推荐的上拉电阻为4.7k或10k，仿真信号连接图不再祥述。JTAG仿真大大方便了汇编语言程序的调试，他可实时地访问目标板CPU上的存储器、寄存器以及I／O口等。 图3 复位电路图 2.5 DSP系统存储器扩展 VC5410片上具有16 kw（1kw—