基于DSP開發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：為了設(shè)計(jì)一個性能穩(wěn)定的DSP開發(fā)系統(tǒng)，利用TI公司最新推出的TMS320F28335作為微處理器，該芯片為32位浮點(diǎn)型DSP。在采用浮點(diǎn)DSP設(shè)計(jì)系統(tǒng)時，不需要考慮處理的動態(tài)范圍和精度，比定點(diǎn)DSP在軟件編寫方面更容易，更適合采用高級語言編程。外圍電路主要包含電源電路、RAM擴(kuò)展電路、晶振電路和復(fù)位電路，用來輔助DSP的工作。利用電源管理芯片設(shè)計(jì)電源電路，可以有效解決其他型號的DSP對上電順序的要求；擴(kuò)展的外部RAM可以使程序的調(diào)試與下載更加方便。利用外部時鐘源作為時鐘輸入，使其輸入時鐘更加穩(wěn)定的同時，也可為具有相同時鐘的多個DSP使用。利用三端監(jiān)控芯片來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的手動復(fù)位和自動復(fù)位，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性大大提高。
關(guān)鍵詞：TMS320F28335；浮點(diǎn)型；動態(tài)范圍；數(shù)字信號處理器

TMS320F28335是TI公司最新推出的32位浮點(diǎn)型DSP，可直接參與浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)的運(yùn)算，無需Q格式的轉(zhuǎn)換，其主要特點(diǎn)為：高性能的靜態(tài)CMOS技術(shù)，在最高為150 MHz振蕩頻率下，指令周期為6．67 ns；高性能的32位CPU，單精度浮點(diǎn)運(yùn)算單元(FPU)，采用哈佛總線結(jié)構(gòu)，能快速中斷響應(yīng)和處理，并有統(tǒng)一的存儲器規(guī)劃，可用C／C++語言實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的算法；控制時鐘系統(tǒng)具有片內(nèi)振蕩器和看門狗定時器模塊，支持動態(tài)改變鎖相環(huán)(PLL)的參數(shù)值以改變CPU的輸入時鐘頻率；8個外部中斷，相對于TMS320F281x系列DSP，無專門的中斷引腳；支持58個外設(shè)中斷的外設(shè)中斷擴(kuò)展寄存器(PIE)，管理片上外設(shè)和外部引腳引起的中斷請求；增強(qiáng)型的外設(shè)模塊；12位A／D轉(zhuǎn)換器，可實(shí)現(xiàn)16通道的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；88個可編程的分時復(fù)用GPIO引腳；低功耗模式，1．9 V或1．8 V內(nèi)核，3．3 V I／O供電。設(shè)計(jì)一個集這些優(yōu)點(diǎn)于一身的DSP開發(fā)系統(tǒng)，對于初學(xué)者和開發(fā)人員有著重要的意義。本文首先分析和對比DSP電源設(shè)計(jì)方案，選擇合適的設(shè)計(jì)方案并詳細(xì)介紹；然后設(shè)計(jì)存儲器擴(kuò)展電路，并給出其存儲范圍；通過對比時鐘電路的各種實(shí)現(xiàn)方案，擇優(yōu)選擇適合于該系統(tǒng)的時鐘電路并詳細(xì)介紹；最后給出復(fù)位電路的設(shè)計(jì)方法和提高硬件抗干擾能力的措施。

1 系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)
TI公司的DSP系列一般都有獨(dú)立的內(nèi)核和I／O電源。因?yàn)樵贒SP在系統(tǒng)中要承擔(dān)大量的數(shù)據(jù)計(jì)算，在CPU內(nèi)部，部件的高頻率的轉(zhuǎn)換會使系統(tǒng)功耗大大增加。所以采用雙電源的供電方式，F(xiàn)28335一路為I／O提供3．3 V電壓，另一路為CPU內(nèi)核提供1．8 V或1．9 V電壓，這樣可大大降低系統(tǒng)的功耗。
電源設(shè)計(jì)方案一：兩路電源獨(dú)立沒計(jì)，其優(yōu)點(diǎn)是調(diào)試方便且互不干擾，缺點(diǎn)是不能適合某些對上電次序有要求的DSP，成本較高。
電源設(shè)計(jì)方案二：采用TI公司的雙路低壓差電壓調(diào)整器。TPS767D3xx系列電壓調(diào)整器是TI公司為DSP開發(fā)的電源管理芯片，通過簡單的設(shè)計(jì)，可以適合某些系列DSP內(nèi)核與I／O電壓的上電順序問題。
本設(shè)計(jì)采用方案二，利用TI公司的雙路低壓差電壓調(diào)整器TPS767D301。它的特點(diǎn)是：帶有可獨(dú)立供電的雙路輸出，一路固定輸出為3．3 V，另一路可以在1．5～5．5 V調(diào)整，每路輸出電流范圍為0～1 A；電壓差大小與輸出電流成正比，且在最大輸出電流為1 A時，最大電壓差僅為350 mA；超低的靜態(tài)電流85μA，器件無狀態(tài)時，靜態(tài)電流僅為1μA。
TMS320F28335對內(nèi)核和I／O的上電順序沒有要求，可以同時上電，使得電源電路大大簡化。具體電路如圖1所示。