基于TMS320F28335的DSP最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)

-.z.基于TMS320F28335的DSP最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)TMS320F28335數(shù)字信號處理器是TI公司的一款C2000系列的浮點(diǎn)DSP控制器。與以往的定點(diǎn)DSP相比，該器件具有精度高、成本低、功耗小、性能高、外設(shè)集成度高、數(shù)據(jù)以及程序存儲(chǔ)量大和A/D轉(zhuǎn)換更精確快速等優(yōu)點(diǎn)。1最小系統(tǒng)的構(gòu)成DSP的最小系統(tǒng)是指用盡量少的外圍電路構(gòu)成的可以使DSP正常工作、實(shí)現(xiàn)基本功能的最簡單的系統(tǒng)。一個(gè)典型的DSP最小系統(tǒng)應(yīng)包括DSP芯片、電源電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路，另外考慮到DSP在下載時(shí)需要下載端口，所以在最小系統(tǒng)上加一個(gè)14引腳的JTAG仿真燒寫口。此外，也可以為其擴(kuò)展各種類型的存儲(chǔ)器。2最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1DSP芯片如圖1為TMS320F28335的176引腳LQFP封裝原理圖，引腳分4組排列在芯片周邊。將芯片的下凹圓點(diǎn)放置在左上方位置，正對著下面的第一個(gè)引腳為1號引腳，其他引腳序號按逆時(shí)針方向排列。圖1TMS320F28335的LQFP封裝原理圖2.2電源電路設(shè)計(jì)F28335DSP控制器采用雙電源供電方式，其CPU內(nèi)核電壓為1.9V，I/O電壓為3.3V。將5V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V和1.9V，可以使用雙輸出電源調(diào)節(jié)方案。TI公司的TPS767D301可以提供一路3.3V固定輸出電壓和一路可調(diào)輸出電壓(1.5~5.5V)。如圖2所示為TPS767D301的原理圖。其中Vo=(1+R1/R2)×VREF，VREF的典型值為1.1834V，當(dāng)R1取值122kΩ，R2取值233kΩ時(shí),可以輸出1.9V，如圖3所示。芯片采用數(shù)字5V供電，如圖4所示，其中D1起電源指示作用。圖2TPS767D301原理圖圖3引腳24和25的外圍電路另外，DSP控制芯片中同時(shí)含有數(shù)字電路和模擬電路，為防止數(shù)字電路對模擬電路干擾，通常將這兩種電路分開供電，故F28335實(shí)際需要4組電源：數(shù)字3.3V、數(shù)字1.9V、模擬3.3V和模擬1.9V。其中，數(shù)字3.3V和數(shù)字1.9V利用上述方案產(chǎn)生，模擬3.3V和模擬1.9V電源可以在相應(yīng)數(shù)字電源基礎(chǔ)上，加上電感和電容進(jìn)一步濾波得到，數(shù)字地和模擬地也要用電感隔離，如圖5和圖6，圖中DVDD3.3和AVDD3.3分別表示數(shù)字3.3V和模擬3.3V，DVDD1.9和AVDD1.9分別表示數(shù)字1.9V和1.9V。從數(shù)字電路產(chǎn)生模擬供電電路比較簡單，利用無源器件像電感來濾除噪聲，電感就像一個(gè)低通濾波，讓直流成分通過，截止噪聲和高頻成分，利用鐵氧磁體比標(biāo)準(zhǔn)的電感要好，這種電感具有可以忽略的寄生電容，電氣特性和一般的電感相似。F28335為雙電源供電，需要考慮上電次序。理想情況下，CPU內(nèi)核與I/O電源應(yīng)該同時(shí)上電，若不能同時(shí)上電，CPU內(nèi)核應(yīng)該優(yōu)先于I/O上電，二者相差時(shí)間不能太長。為了保護(hù)DSP器件，應(yīng)在CPU內(nèi)核電源與I/O電源之間加一個(gè)肖特基二極管，如圖7所示。如圖8所示，電源需要并聯(lián)電容用于濾波，其中大電容主要是利用電容的充放電特性使得輸出的脈動(dòng)波形更加平穩(wěn)；小電容在高頻條件下容抗比較小，高頻干擾信號可以通過小電容接地，這樣可以減少高頻干擾對后面電路的影響?？紤]到TPS767D301芯片自身能夠產(chǎn)生復(fù)位信號，此復(fù)位信號可以直接供DSP芯片使用，所以可以不用為DSP設(shè)置專門的復(fù)位芯片，復(fù)位信號與DSP芯片的連接如圖2中28引腳所示。另外，設(shè)計(jì)電源電路時(shí)需要注意散熱問題和電容匹配問題。圖4引腳5的外圍電路圖5模擬3.3V和數(shù)字3.3V隔離電路圖6模擬5V和數(shù)字5V隔離電路圖7模擬1.9V和數(shù)字1.9V隔離電路(a)(b)(c)(d)圖8電源濾波電路2.3復(fù)位電路設(shè)計(jì)復(fù)位電路的作用是在上電或程序運(yùn)行出錯(cuò)時(shí)復(fù)位DSP。最簡單的復(fù)位電路如圖9所示的RC復(fù)位電路，其中S1為手動(dòng)復(fù)位開關(guān)，C57可以避免高頻諧波對電路的影響，二極管D5可以在電源電壓瞬間下降使電容迅速放電。圖9復(fù)位電路原理圖2.4時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)DSP控制器內(nèi)部集成了時(shí)鐘電路，外部時(shí)鐘的產(chǎn)生有兩種方案：一種是利用片內(nèi)時(shí)鐘電路，外加晶振和2個(gè)負(fù)載電容；二是禁止片內(nèi)時(shí)鐘電路，直接由外部提供時(shí)鐘信號。由于第一種方案電路簡單、價(jià)格便宜，所以采用方案一進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖10所示。有效的負(fù)載電容CLOAD在振蕩電路中是C1和C2并聯(lián)的等效電容，正確的有效負(fù)載電容對于正確的運(yùn)行頻率是非常重要的，對于不同的負(fù)載電容值，都有不同的晶振與其相應(yīng)。但是，內(nèi)部的數(shù)字控制器振蕩器對于太高或太低的負(fù)載電容是沒法工作的，可以從晶振的廠商的數(shù)據(jù)手冊得到更多的信息。并聯(lián)諧振模式需要的負(fù)載電容大概是12pF，等效電阻是30~60Ω。由于PCB板布局和數(shù)字控制器焊錫的兼容性問題，有效的C1和C2的值一般不大于5pF，布局電路板也是非常重要的方面。如果想要得到準(zhǔn)確的頻率控制器，則準(zhǔn)確的離散電容值要根據(jù)利用頻率計(jì)數(shù)器測量的電容和頻率的準(zhǔn)確關(guān)系來定。設(shè)計(jì)時(shí)，晶振的典型值可取30MHz，兩引腳的接地電容大小可取24pF。圖10時(shí)鐘電路原理圖2.5JTAG接口電路設(shè)計(jì)TMS320F28335采用5個(gè)1149.1-1990IEEE標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和IEEE標(biāo)準(zhǔn)的測試接口和邊界掃描結(jié)構(gòu)的JTAG信號接口，以及兩個(gè)擴(kuò)展接口（EMU0和EMU1），該接口通過仿真器直接訪問。掃描仿真消除了傳統(tǒng)電路仿真存在的電纜過長引起的信號失真及仿真插頭的可靠性差等問題。采用掃描仿真，使得在線仿真成為可能，給調(diào)試帶來方便。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，考慮到JTAG下載口的抗干擾性，在與DSP連接的EMU0、EMU1端口必須通過上拉電阻連接至電源，TRST引腳通過下拉電阻接地，且分別在其引腳上添加旁路電容。JTAG接口電路連接如圖11所示。圖11JTAG接口電路原理圖2.6外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展設(shè)計(jì)F28335DSP控制器片內(nèi)由34kW的SRAM和256kW的FLASH。在系統(tǒng)開發(fā)階段，當(dāng)程序代碼小于34kW時(shí)，雖然可以直接燒寫進(jìn)片內(nèi)SRAM運(yùn)行，但是調(diào)試不方便，此時(shí)可外擴(kuò)RAM。外擴(kuò)存儲(chǔ)器需要通過外部接口*INTF實(shí)現(xiàn)。*INTF具有20位地址總線*A0~*A19和32位數(shù)據(jù)線*D0~*D31。IS61LV25616是一個(gè)高速256k×16位的靜態(tài)RAM，采用獨(dú)立3.3V供電。使用一片IS61LV25616為F28335外擴(kuò)存儲(chǔ)器，并將其映射到Zone6區(qū)域。其中地址總線*A0~*A18、數(shù)據(jù)總線*D0~*D15分別于DSP的地址總線*A0~*A18、數(shù)據(jù)總線*D0~*D15相連。具體原理圖如圖12所示。圖12IS61LV25616與DSP的接口2.7注意事項(xiàng)為了提高系統(tǒng)的抗干擾性，在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下一些事項(xiàng)：=1\*GB2⑴在連接外部振蕩器時(shí)，需要注意負(fù)載電容的阻值，如果用戶使用內(nèi)部或者外部振蕩器時(shí)，把器件放在靠近引腳的地方，目的是縮短線路的長度，引線要短且粗，應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件。=2\*GB2⑵在每一個(gè)電源引腳上連接旁路電容，把它們直接放到引腳的下面，其值不能小于10μF，不能使用貼片電容和高頻陶瓷