DSP最小系统电路设计.doc

DSP 最小系统电路设计第1章绪论 DSP 有两种涵义, 一种是 Digital Signal Processing , 指的是数字信号处理技术; 一种是 Digital Signal Processor ,指的是数字信号处理器。两者是不可分割的,前者是理论上的技术,要通过后者变成实际产品, 两者结合起来才成为解决某一实际问题和实现某一方案的手段。数字信号处理器是目前 IT 领域中发展极为迅速的一类微处理器, 其功能强大, 应用范围相当广泛, 能够完成实时的数字信号处理任务。 DSP 的性能几乎决定了电子产品的性能。在人们生活当中, DSP 可谓无处不在,例如手机,电视机,数码相机, MP3 等等都有 DSP 的存在。 DSP 已经成为通信、计算机和消费类电子产品等领域的基础器件。因此, 只有理论的学****是不够的, 设计一个 DSP 最小系统, 掌握这门重要技术, 才能更深刻地理解和掌握 DSP , 为今后进行高精度、高性能的电子设计打下基础。 DSP 芯片是模拟信号变换成数字信号以后进行高速实时处理的专用微处理器, 其处理速度比最快的 CPU 还快 10-50 倍, 具有处理速度高、功能强、性能价格比好以及速度功耗比高等特点, 被广泛应用于具有实时处理要求的场合。 DSP 系统以 DSP 芯片为基础,具有以下优点。 1. 高速性 DSP 系统的运行速度较高,最新的 DSP 运行速度高达 1000MIPS 以上。 2. 编程方便可编程 DSP 可使设计人员在开发过程中灵活方便的对软件进行修改和升级。 3. 稳定性好 DSP 系统以数字处理为基础,受环境温度及噪声的影响比较小,可靠性高。 4. 可重复性好数字系统的性能基本上不受元器件参数性能的影响,便于测试、调试和大规模生产。 5. 集成方便 DSP 系统中的数字部件有高度的规范性,便于大规模集成。 6. 性价比高常用的 DSP 价格在 5 美元以下。 1 第2章总体设计 系统要实现的功能 DSP 最小系统的设计是本次设计的主要任务, 课题以 TMS320C5402 为核心器件, 并利用外存储器对最小系统电路进行扩展。在介绍 TMS320C5402 基本特点的基础上,借鉴国内外现有技术成果的,研究 DSP 相关技术,开发出 DSP 最小系统板。系统要实现以下功能。 1 .最小系统部分的设计能够用于基本的数字信号处理, 运行一些简单的程序。此部分主要包括电源电路、复位电路、时钟电路、 JTAG 接口的设计等。 2 .扩展电路的设计对于 DSD 最小系统, DSP 芯片等在芯片出厂时不可能让片内存储器的大小满足所有功能的要求, 如果将片内存储器做太大, 必然造成芯片成本的提高, 而太大的片内存储器对很多用户来说是浪费。 系统的设计流程一个 DSP 应用系统的设计过程大致分为以下几个部分,各部分的相互关系如图 2-1 所示。图 2-1 DSP 应用系统的设计过程系统要求的描述确定 DSP 芯片及外围设备系统测试总体设计确定软硬硬件分工硬件设计软件设计及调试 2 原理框图基于 TMS320C5402 最小系统系统框图。此最小系统主要由时钟及复位电路、 JTAG 仿真调试接口电路以及供电系统,外加 W atchdog 电路等模块构成。系统框图 2-2 所示。图 2-2 原理框图 JTAG 仿真调试接口产生 和 V 电源电路 TMS320C540X 产生 5V 电源电路 Watchdog 时钟电路复位电路 3 第3章 DSP 最小系统电路设计 电源电路设计包括 TMS320C5402 在内的 TMS320C54X 系列 DSP 大部分采用低电压供电方式, 可以大大降低 DSP 芯片的功耗。 TMS320C5402 的电源分两种,即内核电源(CVdd) 和 I/O 电源(DVdd) 。其中 I/O 电源一般采用 电压而内核电源分为 或更低, 降低内核电压的主要目的是降低功耗。 TMS320C5402 的内核电压为 。下面介绍 TMS320C5402 的电源设计。 1. 电源电压结构及要求 TMS320C5402 采用了双电源供电机制, 以获得更好的电源性能, 其工作电压为 V和 。其中, 主要为该器件的内部逻辑提供电压, 包括 CPU 和其他所有的外设逻辑。与 供电相比, 供电大大降低功耗。外部接口引脚仍然采用 电压,便于直接与外部低压器件接口, 而无需额外的电平变换电路。 TMS320C5402 的电流消耗主要取决于器件的激活度, CVdd 消耗的电流主要决定于 CPU 的激活度。外设消耗的电流决定于正在工作的外设及其速度。与 CP U 相比, 外设消耗的