一種高性能浮點(diǎn)DSP芯片TMS320C6713及其最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
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在音頻處理模塊中，本系統(tǒng)采用TI公司生產(chǎn)的音頻處理芯片TLV320AIC34，它是一款高性能的立體聲音頻編解碼器，并同時(shí)集成了高度的模擬功能,再配以相關(guān)的輔助電路完成音頻信號(hào)的初始處理,它具有麥克風(fēng)輸入、音頻線輸入2種輸入方式及音頻線輸出、揚(yáng)聲器輸出2種輸出方式。音頻處理芯片TLV320AIC34采集的音頻信號(hào)經(jīng)DSP芯片或其自身進(jìn)行一定的調(diào)制處理后傳到計(jì)算機(jī)主機(jī)或直接由TLV320AIC34將DSP芯片處理過(guò)的信號(hào)傳送出去。
2.2 數(shù)據(jù)處理模塊
在數(shù)據(jù)處理模塊中，系統(tǒng)中的DSP芯片、程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器3塊芯片是整個(gè)模塊電路的核心。該模塊的功能是使用DSP芯片的EMIF(外部存儲(chǔ)器接口)，完成與外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(SDRAM)數(shù)據(jù)傳輸和程序存儲(chǔ)器(FLASHROM）程序讀寫任務(wù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)計(jì)算處理及存儲(chǔ)；具有硬件中斷和復(fù)位功能；并通過(guò)JTAG接口電路與硬件仿真器相連接后再接到計(jì)算機(jī)主機(jī)，實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通信；使用McBSP(多路緩沖串行口)完成串行數(shù)據(jù)接收和發(fā)送工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)音頻處理模塊的控制和數(shù)據(jù)交換功能。同時(shí)還對(duì)DSP芯片未使用的引腳進(jìn)行處理，將全部引出為日后功能的擴(kuò)展提供基礎(chǔ)。
2.3 電源供電模塊
在電源供電模塊中,為實(shí)現(xiàn)硬件之間的良好匹配，本系統(tǒng)采用TI公司的2塊電源芯片TPS54350。它的輸入電壓為5 V,分別為音頻處理模塊和數(shù)據(jù)處理模塊提供3.3 V電源電壓并為數(shù)據(jù)處理模塊提供1.26 V芯片內(nèi)核電壓，同時(shí)具備掉電復(fù)位和電源電壓無(wú)法達(dá)到額定值時(shí)的自動(dòng)復(fù)位功能。
3 TMS320C6713的硬件最小系統(tǒng)PCB設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)
3.1音頻處理模塊PCB設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)
音頻處理模塊主要完成音頻信號(hào)的采集處理，TLV320AIC34音頻處理芯片將采集到的信號(hào)作初步處理，也可以將信號(hào)傳送給DSP芯片由其作進(jìn)一步的處理。元件布局走線時(shí)應(yīng)注意：
(1)4個(gè)模擬信號(hào)的插頭布置在電路板的邊緣，對(duì)于每個(gè)通道傳送過(guò)程中的電阻、電容要適當(dāng)置在對(duì)應(yīng)的信號(hào)傳輸通道上。處理之后的信號(hào)在拉入音頻芯片相應(yīng)引腳時(shí)，走線距離不能太遠(yuǎn)，以免受到不必要的干擾。
(2)采用兩層電路板走線，具體為在表層走模擬和數(shù)字信號(hào)，底層主要是用來(lái)進(jìn)行大面積鋪地，起信號(hào)屏蔽作用。將模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)完全分開，分成兩個(gè)不同的區(qū)域，避免相互干擾。
3.2 數(shù)據(jù)處理模塊PCB設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)
作為以DSP芯片為核心的高頻數(shù)據(jù)處理模塊，在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí)更要謹(jǐn)慎，需要注意以下幾點(diǎn)：
(1)考慮到信號(hào)走線的順利通暢，盡可能不受干擾，故在設(shè)計(jì)電路板層的布局時(shí)要分層，為此設(shè)置2個(gè)電源層DSPIO_3.3 V、DSP_CVDD和一個(gè)接地層GND，另外設(shè)置3個(gè)信號(hào)層并保證其都盡可能靠近接地層，從而使信號(hào)的傳輸質(zhì)量效果最佳。
(2)在元件布局時(shí)，應(yīng)盡量保證DSP芯片和存儲(chǔ)器之間的距離盡可能近些，這樣可以減少制板費(fèi)并避免走線過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致信號(hào)線受到寄生電感的干擾而使信號(hào)的質(zhì)量下降甚至完全失效。所以采用的排阻也要盡可能接近存儲(chǔ)器，以保證信號(hào)可靠穩(wěn)定。
(3)對(duì)于JTAG模塊，它包含標(biāo)準(zhǔn)的14腳插座以及未使用的EMU2-EMU5引腳，仿真及邊界掃描工作模式的設(shè)定，將這3個(gè)部分全部以標(biāo)準(zhǔn)插座的形式引出，并盡可能放置在電路板的一側(cè)靠近邊緣的地方。
(4)在走線過(guò)程中，盡可能保持信號(hào)線的長(zhǎng)度近似相等，這樣才會(huì)盡可能地保證信號(hào)傳送的同步性，避免出現(xiàn)延時(shí)現(xiàn)象。走線應(yīng)盡可能向一個(gè)方向，盡量避免出現(xiàn)經(jīng)常性的折返，以防止傳輸信號(hào)的質(zhì)量受到影響。其次是未用引腳的引出應(yīng)依據(jù)其功能將其分為2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的2×20的插座。
3.3 電源轉(zhuǎn)換供電模塊PCB設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)
電源轉(zhuǎn)換供電模塊主要提供DSPIO_3.3 V和DSP_CVDD 2種電壓，設(shè)計(jì)時(shí)采用2層電路板來(lái)實(shí)現(xiàn)電源轉(zhuǎn)換供電模塊的功能。具體是表層為電源、信號(hào)層走線，所有的信號(hào)布線盡可能安排在表層，在底層走少量信號(hào)線。底層主要是作為接地層，并做大面積鋪地處理，同時(shí)表層要求接地的部分就近大量打孔，將接地信號(hào)直接就近連接底層作接地處理。依據(jù)其工作原理,將5 V電壓分為兩路通道進(jìn)行轉(zhuǎn)換，走線時(shí)注意電源線和通道的走線寬度以達(dá)到承受電流要求，同時(shí)也注意電磁噪聲信號(hào)的干擾。
TMS320C6713是美國(guó)德州儀器公司開發(fā)的新型浮點(diǎn)DSP芯片，具有非常高的運(yùn)行速度、集成度和良好的擴(kuò)展性。由于其出色的運(yùn)算能力、高效的指令集、智能外設(shè)、大容量的片內(nèi)存儲(chǔ)器和大范圍的尋址能力，適合于對(duì)運(yùn)算能力和存儲(chǔ)量有高要求的應(yīng)用場(chǎng)合。特別是在專業(yè)音頻產(chǎn)品、混頻器、音頻合成器、儀器/放大器建模、音頻會(huì)議和廣播、生物辨識(shí)、醫(yī)療、工業(yè)、數(shù)字成像、語(yǔ)音識(shí)別和分組等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。
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