Part 4 硬件接口設(shè)計(jì)

什么叫封裝?

封裝，就是指把硅片上的電路管腳,用導(dǎo)線接引到外部接頭處,以便與其它器件連接.封裝形式是指安裝半導(dǎo)體集成電路芯片用的外殼。它不僅起著安裝、固定、密封、保護(hù)芯片及增強(qiáng)電熱性能等方面的作用，而且還通過(guò)芯片上的接點(diǎn)用導(dǎo)線連接到封裝外殼的引腳上，這些引腳又通過(guò)印刷電路板上的導(dǎo)線與其他器件相連接，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)部芯片與外部電路的連接。因?yàn)樾酒仨毰c外界隔離，以防止空氣中的雜質(zhì)對(duì)芯片電路的腐蝕而造成電氣性能下降。另一方面，封裝后的芯片也更便于安裝和運(yùn)輸。由于封裝技術(shù)的好壞還直接影響到芯片自身性能的發(fā)揮和與之連接的PCB(印制電路板)的設(shè)計(jì)和制造，因此它是至關(guān)重要的。

衡量一個(gè)芯片封裝技術(shù)先進(jìn)與否的重要指標(biāo)是芯片面積與封裝面積之比，這個(gè)比值越接近1越好。

封裝主要分為DIP雙列直插和SMD貼片封裝兩種。

從結(jié)構(gòu)方面，封裝經(jīng)歷了最早期的晶體管TO（如TO-83、TO32）封裝發(fā)展到了雙列直插封裝，隨后由PHILIP公司開(kāi)發(fā)出了SOP小外型封裝，以后逐漸派生出SOJ（J型引腳小外形封裝）、TSOP（薄小外形封裝）、VSOP（甚小外形封裝）、SSOP（縮小型SOP）、TSSOP（薄的縮小型SOP）及SOT（小外形晶體管）、SOIC（小外形集成電路）等。

從材料介質(zhì)方面，包括金屬、陶瓷、塑料、塑料，目前很多高強(qiáng)度工作條件需求的電路如軍工和宇航級(jí)別仍有大量的金屬封裝。

封裝大致經(jīng)過(guò)了如下發(fā)展進(jìn)程：

結(jié)構(gòu)方面：TO－>DIP－>PLCC－>QFP－>BGA

－>CSP；

材料方面：金屬、陶瓷－>陶瓷、塑料－>塑料；

引腳形狀：長(zhǎng)引線直插－>短引線或無(wú)引線貼裝－>球狀凸點(diǎn)；

裝配方式：通孔插裝－>表面組裝－>直接安裝Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)DSP硬件設(shè)計(jì)是DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。一個(gè)DSP最小系統(tǒng)是由內(nèi)部硬件資源如CPU、片內(nèi)外設(shè)、存儲(chǔ)器（ROM、RAM或FLASH）和外圍輔助電路組成。一般的實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)是由最小系統(tǒng)和輸入輸出接口、通信接口、人機(jī)交互接口、外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器等外圍擴(kuò)展電路組成。Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)目錄4.1基于C54x的DSP最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.2C54x外部總線結(jié)構(gòu)4.3存儲(chǔ)器擴(kuò)展4.4A/D、D/A與DSP的接口技術(shù)4.5Bootloader功能的實(shí)現(xiàn)4.6C54x系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例4.7DSP系統(tǒng)的調(diào)試與抗干擾措施Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)4.1基于C54x的DSP最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)DSP最小系統(tǒng)就是指沒(méi)有輸入擴(kuò)展、輸出擴(kuò)展、除了片內(nèi)通信通道也沒(méi)有通信擴(kuò)展的基本獨(dú)立的、功能極其有限的DSP系統(tǒng)。最小系統(tǒng)是DSP系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)DSP最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與DSP芯片結(jié)合的最緊密最小系統(tǒng)正常工作是整個(gè)DSP硬件系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)4.1.1DSP電源電路設(shè)計(jì)1.單3.3V電源輸出的電源管理芯片TPS75733的典型應(yīng)用電路如圖所示：TPS75733有兩種封裝形式（5針的TO–220封裝和TO–263表面貼封裝），如圖所示Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)1.單3.3V電源輸出的電源管理芯片其引腳功能如表引腳號(hào)引腳名稱I/O特性引腳功能1ENI輸入使能2INI輸入電壓3GND地4OUTPUTO輸出電壓5PGIFB反饋輸入/PG輸出Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)2.單1.8V電源輸出的電源管理芯片TPS75718的典型電路所示：

Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)3.雙電源供電電路其中TPS73HD318的封裝形式28PinTSSOP封裝），如圖所示。Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)各管腳的功能如表所示

管腳名稱管腳功能GND接地EN使能，低有效1IN第一路電源輸入1OUT第一路電源輸出2IN第二路電源輸入2OUT第二路電源輸出RESET復(fù)位脈沖輸出1FB/SENSE第一路電源輸出電壓反饋端2SENSE第二路電源輸出電壓反饋端Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)采用TPS73HD318為DSPC5402供電的典型電路如圖所示Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)4.1.2DSP復(fù)位電路設(shè)計(jì)C54x的初始工作狀態(tài)：ST0的值為：ST1的值為:字段ARPTCCOVAOVBDP復(fù)位值011000字段BRAFCPLXFHMINTMOVMSXMC16FRCTCMPTASM復(fù)位值00101010000Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)PMST的值為：擴(kuò)展程序計(jì)數(shù)器XPC=0000H程序計(jì)數(shù)器PC=FF80H中斷標(biāo)志寄存器IFR=0000H將地址總線置為FF80H控制線均處于無(wú)效狀態(tài)使數(shù)據(jù)總線處于高阻狀態(tài)字段IPTRMP/MCOVLYAVISDROMCLKOFFSUMULSST復(fù)位值1FFh取決于引腳MP/MC的電平0000N/AN/APart4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)對(duì)DSP進(jìn)行復(fù)位的方法有以下幾種：

1.軟件復(fù)位法，可同時(shí)參考軟件復(fù)位與硬件復(fù)位區(qū)別2.硬件復(fù)位法:上電復(fù)位、手動(dòng)復(fù)位、自動(dòng)復(fù)位1)RC復(fù)位電路:利用RC電路的延遲特性來(lái)產(chǎn)生復(fù)位所需要的低電平時(shí)間，其電路結(jié)構(gòu)如圖所示：100kΩ4.7uf5vt=167ms要求：100~200ms施密特觸發(fā)器保證復(fù)位脈沖低電平持續(xù)期的穩(wěn)定。Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)

RC手動(dòng)復(fù)位電路可以在系統(tǒng)運(yùn)行異常的任何時(shí)候，用手動(dòng)方式按鍵產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，其電路結(jié)構(gòu)如圖所示：50Ω100kΩ4.7uf復(fù)位電壓0.238v<0.4v低電壓門(mén)限Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)2)專用集成電路提供的復(fù)位最常用的“看門(mén)狗”芯片是Maxim公司的MAX705/6芯片。MAX706的封裝形式（8PinDIP/SO封裝）如圖3.11所示：SO(smallout-line)小尺寸Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)用MAX706構(gòu)建的C54x的復(fù)位電路如圖所示：Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)4.1.3DSP時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)1.基礎(chǔ)時(shí)鐘的產(chǎn)生

（a）外接無(wú)源晶振的時(shí)鐘電路（b）外接有源晶振的時(shí)鐘電路時(shí)鐘信號(hào)走線長(zhǎng)度盡可能短，線寬盡可能大，與其它印制線間距盡可能大，緊靠器件布局布線，必要時(shí)可以走內(nèi)層，以及用地線包圍；

需要用DSP片內(nèi)的振蕩器，信號(hào)質(zhì)量較差

有源晶振不需要DSP的內(nèi)部振蕩器，信號(hào)質(zhì)量穩(wěn)定10MHZ建議采用精度較高的石英晶體，盡可能不要采用精度低的陶瓷晶體22pf22pfPart4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)2.鎖相環(huán)PLLPLL倍頻系統(tǒng)的選擇通過(guò)軟件控制時(shí)鐘方式寄存器CLKMD來(lái)實(shí)現(xiàn)。CLKMD是地址為0058H的存儲(chǔ)器映像寄存器(MMR)，其位結(jié)構(gòu)如表所示：數(shù)據(jù)位15~121110~3210字段名PLLMULPLLDIVPLLCOUNTPLLON/OFFPLLNDIVPLLSTATUS讀寫(xiě)方式R/WR/WR/WR/WR/WRPart4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)PLLON/OFF：PLL通斷，它和PLLNDIV共同決定是否使用PLL，其狀態(tài)決定如下表所示。PLLON/OFFPLLNDIVPLL狀態(tài)00off01on10on11onPart4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)PLL的PLLNDIV、PLLDIV和PLLMUL共同確定了倍頻因子，倍頻因子的確定如下表所示。PLLNDIVPLLDIVPLLMUL倍頻因子0×0~140.50×150.25100~14PLLMUL+110151110或偶數(shù)（PLLMUL+1）/211奇數(shù)PLLMUL/4Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)3.PLL的硬件配置：時(shí)鐘模式引腳(CLKMD1、CLKMD2和CLKMD3)與時(shí)鐘的倍頻因子的關(guān)系如下表所示CLKMD1CLKMD2CLKMD3CLKMD復(fù)位值復(fù)位后的時(shí)鐘模式000E007h15*CLKIN0013007h10CLKIN0104007h5CLKIN0111007h2CLKIN100F007h1CLMIN1010000h1/2CLKIN110F000h1/4CLKIN111-保留Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)4.PLL的配置切換實(shí)現(xiàn)倍頻切換的步驟如下：步驟1：復(fù)位PLLNDIV，選擇DIV方式步驟2：檢測(cè)PLL的狀態(tài)，直到PLLSTATUS位為０步驟3：根據(jù)所要切換的倍頻，確定乘系數(shù)步驟4：由所需要的牽引時(shí)間設(shè)置PLLCOUNT的當(dāng)前值步驟5：設(shè)定CLKMD寄存器步驟6：檢測(cè)PLL的狀態(tài)，直到PLLSTATUS位為１P(pán)art4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)例4-1從某一倍頻方式切換到PLL×1方式的程序如下：

STM#00H，CLKMD；切換到DIV方式Status：LDMCLKMD，A AND#01H，A；測(cè)試PLLSTATUS位，若A≠0，表明還沒(méi)有切換到DIV方

BCStatus，ANEQ；式，則繼續(xù)等待，若A=0，則已切換到DIV方式順序執(zhí)行

STM#03EFH，CLKMD；切換到PLL×1方式 整數(shù)倍頻之間的切換過(guò)程如圖所示。從圖可以看出從任意一倍頻模式切換到分頻模式，不需要中間過(guò)渡。但是，從1/2分頻模式和1/4分頻模式之間也不可以直接切換，需要中間過(guò)渡到任意整數(shù)倍頻，然后再?gòu)脑摫额l模式切換到1/4分頻。Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)4.1.4JTAG接口電路設(shè)計(jì)JTAG(JointTestActionGroup--聯(lián)合測(cè)試行動(dòng)小組)是一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試協(xié)議，主要用于芯片內(nèi)部的測(cè)試。JTAG基本原理是在器件內(nèi)部定義一個(gè)TAP（TestAccessPort--測(cè)試訪問(wèn)口），通過(guò)專用的JTAG測(cè)試工具進(jìn)行內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的測(cè)試。C54x的硬件系統(tǒng)調(diào)試要通過(guò)仿真器進(jìn)行，仿真器與調(diào)試計(jì)算機(jī)之間用并行口線纜或者USB線纜進(jìn)行連接，仿真器和DSP硬件板之間要通過(guò)JTAG連接線進(jìn)行連接Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)JTAG連接口是一個(gè)14針的連接器，如圖所示：其信號(hào)排列如圖所示：15.24cmPart4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)其各引腳信號(hào)的含義如表所示：

表JTAG連接器信號(hào)含義信號(hào)名稱引腳序號(hào)含義仿真器狀態(tài)設(shè)備狀態(tài)TMS1測(cè)試模式選擇輸出（O）輸入（I）TDI3測(cè)試數(shù)據(jù)輸入輸出（O）輸入（I）TDO7測(cè)試數(shù)據(jù)輸出輸入（I）輸出（O）TCK11TCK從仿真器輸出的一個(gè)10.368-MHz的時(shí)鐘信號(hào)。輸出（O）輸入（I）TCK_RET3測(cè)試時(shí)鐘返回，進(jìn)入仿真器的測(cè)試時(shí)鐘，是TCK的緩沖版本。輸入（I）輸出（O）Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)TRST2測(cè)試復(fù)位輸出（O）輸入（I）EMU013仿真引腳0輸入（I）輸入/輸出（I/O）EMU114仿真引腳1輸入（I）輸入/輸出（I/O）PD(VCC)5存在檢測(cè)。該引腳的高信號(hào)電平表示了目標(biāo)板已經(jīng)通過(guò)JTAG接口連接到JTAG線纜上，在目標(biāo)系統(tǒng)中，該引腳應(yīng)該連接到系統(tǒng)電源VCC上。輸入（I）輸出（O）GND4,8,10,12接地Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)TI公司DSP的仿真器JTAG的DSP接口電路如圖所示：Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)4.2C54x外部總線結(jié)構(gòu)4.2.1C54x的外部總線接口(表3.6外部總線接口組成)信號(hào)名稱C541-C546C5403,C5410C5402C5420信號(hào)說(shuō)明A0–A1515-013-022-017-0地址總線D0–D1515-015-015-015-0數(shù)據(jù)總線PS√√√√程序空間選擇DS√√√√數(shù)據(jù)空間選擇MSTRB√√√√外部存儲(chǔ)器選通IS√√√√I/O空間選擇IOSTRB√√√√I/O訪問(wèn)選通R/W√√√√讀寫(xiě)信號(hào)READY√√√√數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好HOLD√√√√Hold請(qǐng)求HOLDA√√√√Hold響應(yīng)MSC√√√√微狀態(tài)完成LAQ√√√√指令獲取LACK√√√√中斷響應(yīng)Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)其中，MSTRB存儲(chǔ)器選通信號(hào)，在訪問(wèn)外部程序或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)有效，當(dāng)訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器時(shí)，除了MSTRB有效以外，PS還將有效；在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，除了MSTRB有效以外，DS還將有效。如圖3.21所示。Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)4.2.2C54x的外部總線訪問(wèn)1）C54x外部總線的訪問(wèn)時(shí)序

（a）讀-讀-寫(xiě)的時(shí)序

（b）寫(xiě)-寫(xiě)-讀的時(shí)序沒(méi)有等待延時(shí)的外部存儲(chǔ)器訪問(wèn)時(shí)序Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)2)外部I/O的訪問(wèn)定時(shí)外部I/O的操作時(shí)序如圖3.23所示。由圖3.23可以看出，在沒(méi)有插入等待周期的情況下，對(duì)外部I/O設(shè)備讀/寫(xiě)操作時(shí)，分別需要占用2個(gè)周期。低電平發(fā)生在時(shí)鐘的上升沿到下一個(gè)上升沿之間。3)外部I/O和存儲(chǔ)器混合訪問(wèn)定時(shí)當(dāng)同時(shí)存在外部存儲(chǔ)器和I/O訪問(wèn)時(shí)，有各種組合情況，如：存儲(chǔ)器訪問(wèn)后緊跟I/O訪問(wèn)，I/O訪問(wèn)后緊跟存儲(chǔ)器訪問(wèn)。這里僅列出存儲(chǔ)器讀后I/O讀（如圖3.24(a)所示）和I/O讀后存儲(chǔ)器讀（如圖3.24(b)所示）Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)4)C54x外部總線訪問(wèn)的優(yōu)先級(jí)（a）存儲(chǔ)器讀-I/O讀（b）I/O讀-存儲(chǔ)器讀圖3.24沒(méi)有等待延時(shí)的外部I/O和存儲(chǔ)器混合訪問(wèn)時(shí)序Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)2.C54x外部訪問(wèn)的等待狀態(tài)產(chǎn)生1)軟件等待狀態(tài)發(fā)生器軟件等待狀態(tài)發(fā)生器的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖如圖3.25所示。Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)2)軟件等待狀態(tài)發(fā)生器寄存器軟件可編程的等待狀態(tài)發(fā)生器是受一個(gè)16位的軟件等待狀態(tài)發(fā)生器寄存器SWWSR控制的。的存儲(chǔ)器影像寄存器(MMR)地址為0028h。SWWSR的位結(jié)構(gòu)如圖3.26所示。圖3.26

SWWSR的位結(jié)構(gòu)Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)3）插入等待狀態(tài)后存儲(chǔ)器訪問(wèn)時(shí)序插入一個(gè)等待狀態(tài)的存儲(chǔ)器訪問(wèn)時(shí)序如圖所示。通過(guò)圖可以看出，原來(lái)1個(gè)時(shí)鐘周期的讀操作都將變成2個(gè)時(shí)鐘周期，原來(lái)2個(gè)時(shí)鐘周期的寫(xiě)操作將變成3個(gè)時(shí)鐘周期。圖插入一個(gè)等待狀態(tài)的存儲(chǔ)器訪問(wèn)時(shí)序Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)4.2.3外部總線接口的電平轉(zhuǎn)換技術(shù)

1.常用信號(hào)電平轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)

圖3.33常用信號(hào)電平轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)2.數(shù)字邏輯器件接口特性要求

表

驅(qū)動(dòng)器件與負(fù)載器件的接口條件驅(qū)動(dòng)負(fù)載器件器件說(shuō)明IOH≥N×IIH驅(qū)動(dòng)器件輸出高電平電流IOH大于等于負(fù)載器件所需的總電流N×IIHIOL≥N×IIL驅(qū)動(dòng)器件輸出低電平電流IOL大于等于負(fù)載器件所需的總電流N×IILVOH≥VIH驅(qū)動(dòng)器件輸出高電平電壓VOH大于等于負(fù)載器件輸入高電平電壓VIHVOL≤VIL驅(qū)動(dòng)器件輸出低電平電壓VOL小于等于負(fù)載器件輸入低電平電壓VILPart4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)表

常用標(biāo)準(zhǔn)接口的電壓驅(qū)動(dòng)接口關(guān)系負(fù)載器件驅(qū)動(dòng)器件5VCMOS5VTTL3.3VTTL/LVT/LVC/LV5VCMOS√××5VTTL×√×3.3VTTL/LVT/LVC/LV×√√Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)3.數(shù)字邏輯器件接口電平轉(zhuǎn)換電路1）5VCMOS和5VTTL驅(qū)動(dòng)3.3VTTL/LVT/LVC/LV這里主要解決一個(gè)高電平降壓?jiǎn)栴}，可以利用最簡(jiǎn)單的電阻分壓法。如圖

所示Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)2）3.3VTTL/LVT/LVC/LV驅(qū)動(dòng)5VCMOS這里主要解決一個(gè)3.3V高電平的提升問(wèn)題，簡(jiǎn)單的方法可以利用OC（集電極開(kāi)路）/OD（漏極開(kāi)路）(如：74LVC07)加上拉電阻的方法，如圖

所示。Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)3）5VCMO/TTL和3.3VTTL/LVT/LVC/LV之間的雙向驅(qū)動(dòng)

圖

3.3V與5VCMOS間的雙向驅(qū)動(dòng)集成電平轉(zhuǎn)換法Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)4.3存儲(chǔ)器擴(kuò)展

C54x片內(nèi)存儲(chǔ)器資源配置

DSP類(lèi)型ROMDRRAMSARAMC54128K5KC5422K10KC5432K10KC54548K6KC54648K6KC5482K8K24KC54316K8K24KC54024K16KC540316K32KC541016K8K56KC541616K64K14KC542032K168KPart4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)4.3.1C54x的外部程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展1.外部EPROM程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展外部EPROM的寫(xiě)入要通過(guò)專用寫(xiě)入工具來(lái)進(jìn)行。存儲(chǔ)容量一般范圍為256Kbit到32Mbit，有8位和16位兩種組配方式,有雙列直插式封裝和表面封裝版本，有標(biāo)準(zhǔn)5V供電和低電壓3.3V供電兩種芯片類(lèi)型可供選擇。C54X與存儲(chǔ)器及外圍設(shè)備的接口示意圖Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)4.3.2C54x的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展1.外部SRAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展1）引腳分布Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)2）讀寫(xiě)控制IS61LV6416的讀寫(xiě)控制如表3.16決定。Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)其讀時(shí)序如圖所示。圖

IS61LV6416的讀時(shí)序圖Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)寫(xiě)時(shí)序圖

IS61LV6416的寫(xiě)時(shí)序圖Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)3）IS61LV6416在DSP系統(tǒng)中的應(yīng)用將IS61LV6416SRAM存儲(chǔ)器用于C54x外部擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的連接示意圖如圖所示。4.4A/D、D/A與DSP的接口技術(shù)

將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的過(guò)程為ADC，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的過(guò)程為DAC。ADC的性能指標(biāo)有:（1）分辨率（2）偏移誤差（3）量化誤差（4）滿刻度誤差（5）轉(zhuǎn)換速率（6）內(nèi)部配置（7）外部接口Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)DAC的性能指標(biāo)有：（1）分辨率（2）建立時(shí)間（3）內(nèi)部組成（4）外部接口Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)4.4.1TLV320AIC23B芯片簡(jiǎn)介

圖3.64TLV320AIC23B的引腳分布是一種高性能立體聲編解碼芯片。它內(nèi)部同時(shí)集成了ADC和DAC。音頻輸入包括了麥克風(fēng)輸入和立體聲輸入；音頻輸出為立體聲輸出。支持SPI和IIC接口Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3.65所示。Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)TLV320AIC23B的引腳功能如表3.25所示引腳名稱輸入輸出引腳功能AGND-模擬地AVDD-模擬電源輸入.額定電壓值為3.3VBCLKI/OI2S位串行時(shí)鐘。在音頻主模式中，AIC23B產(chǎn)生信號(hào)并發(fā)送到DSP。在音頻從模式中，信號(hào)是由DSP產(chǎn)生的。BVDD-緩存器電源輸入，電壓范圍2.7V～3.6V.CLKOUTO時(shí)鐘脈沖輸出。這是XTI輸入的緩存版本，其頻率為XTI的1或1/2倍頻率.其頻率值由采樣率控制寄存器的D7位來(lái)選擇。Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)CSI控制口輸入鎖存/地址選擇。在SPI控制模式下這個(gè)輸入作為數(shù)據(jù)鎖存控制。在2線制控制模式下這個(gè)輸入定義了設(shè)備地址域的第七位。DINII2S格式串行數(shù)據(jù)輸入到∑-△立體聲DACDGND-數(shù)字地DOUTO∑-△立體聲ADC的I2S格式串行數(shù)據(jù)輸出DVDD-數(shù)字電源輸入，電壓范圍1.4V～3.6V.Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)HPGND-模擬耳機(jī)放大器地HPVDD-模擬耳機(jī)放大器電源輸入.額定電壓3.3VLHPOUTO左立體聲混頻通道放大器耳機(jī)輸出。額定0-dB輸出電平是1VRMS.。以1-dB為步長(zhǎng)提供–73dB～6dB的增益LLINEINI左立體聲聲道輸入通道。額定0-dB輸入電平是1VRMS.。以1.5-dB為步長(zhǎng)提供-34.5dB～12dB的增益LOUTO左立體聲混頻通道聲道輸出。額定輸出電平是1.0VRMS.LRCINI/OI2SDAC-字時(shí)鐘信號(hào)（同步信號(hào)）。在音頻主模式中，TLV320AIC23B產(chǎn)生幀同步信號(hào)并發(fā)送到DSP。在音頻從模式中，該信號(hào)是由DSP產(chǎn)生的。Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)LRCOUTI/OI2SADC-字時(shí)鐘信號(hào)（同步信號(hào)）.在音頻主模式中，TLV320AIC23B產(chǎn)生幀同步信號(hào)并發(fā)送到DSP。在音頻從模式中，該信號(hào)是由DSP產(chǎn)生的。MICBIASO緩沖低噪聲電壓輸出，適合于做駐極體麥克風(fēng)裝置偏壓。額定電壓電平是3/4AVDD。MICINI緩沖放大器輸入，適合駐極體麥克風(fēng)裝置使用。沒(méi)有外部電阻器能提供默認(rèn)的為5的增益。MODEI串行接口模式輸入。NC-未使用，無(wú)內(nèi)部連接RHPOUTO右立體聲混頻通道放大器耳機(jī)輸出。額定0-dB輸出電平是1VRMS.。以1-dB為步長(zhǎng)提供–73dB～6dB的增益Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)RLINEINI右立體聲聲道輸入通道。額定0-dB輸入電平是1VRMS.。以1.5-dB為步長(zhǎng)提供-34.5dB～12dB的增益ROUTO右立體聲混頻通道聲道輸出。額定輸出電平是1.0VRMS.SCLKI控制口串行時(shí)鐘。對(duì)SPI和2線控制模式來(lái)說(shuō)，這是串行時(shí)鐘輸入。SDINI控制口串行數(shù)據(jù)輸入。對(duì)SPI和2線控制模式來(lái)說(shuō)，這是串行數(shù)據(jù)輸入，而且還用來(lái)在復(fù)位后選擇控制協(xié)議。VMIDI電壓退耦輸入。10-μF和0.1-μF電容器應(yīng)該并聯(lián)接到這個(gè)終端上用來(lái)進(jìn)行噪聲濾波。額定電壓為1/2AVDDXTI/MCLKI晶振或外部時(shí)鐘輸入。用作TLV320AIC23B所有內(nèi)部時(shí)鐘的引出。XTOO晶振輸出。連接到外部應(yīng)用電路，在模式下TLV320AIC23B作為音頻主定時(shí)控制。不在有外部時(shí)鐘源的應(yīng)用電路中使用。Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)4.4.2TLV320AIC23B的控制1.內(nèi)部控制寄存器表3.26TLV320AIC23B的內(nèi)部控制寄存器(共11個(gè))寄存器地址寄存器名稱寄存器功能0000000立體聲左聲道輸入音量控制寄存器控制立體聲左聲道輸入的音量0000001立體聲右聲道輸入音量控制寄存器控制立體聲右聲道輸入的音量0000010耳機(jī)左聲道輸出音量控制寄存器控制耳機(jī)左聲道輸出音量0000011耳機(jī)右聲道輸出音量控制寄存器控制耳機(jī)右聲道輸出音量Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)0000100模擬音頻通路控制寄存器模擬接口方式選擇控制。0000101數(shù)字音頻通路控制寄存器控制芯片內(nèi)部ADC和DAC的工作方式。0000110功率控制寄存器控制芯片內(nèi)部各個(gè)功能單元的開(kāi)或者關(guān)。0000111數(shù)字接口模式控制寄存器控制數(shù)字口的接口方式。0001000采樣頻率控制寄存器設(shè)置A/D變換的采樣頻率。0001001數(shù)字接口激活寄存器用于激活數(shù)字接口。0001111復(fù)位寄存器用于復(fù)位整個(gè)芯片。每個(gè)控制寄存器地址占據(jù)7個(gè)位Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)1）左聲道輸入通道音量控制寄存器（地址:0000000）

位D8D7D6D5D4D3D2D1D0功能LRSLIMXXLIV4LIV3LIV2LIV1LIV0默認(rèn)010010111每個(gè)寄存器的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度位3位：D[8:0]Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)2）右聲道輸入通道音量控制寄存器（地址:0000001）

位D8D7D6D5D4D3D2D1D0功能RLSRIMXXRIV4RIV3RIV2RIV1RIV0默認(rèn)010010111其它寄存器：略Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)3）左通道耳機(jī)音量控制寄存器(地址:0000010)

位D8D7D6D5D4D3D2D1D0功能LRSLZCLHV6LHV5LHV4LHV3LHV2LHV1LHV0默認(rèn)011111001Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)4）右通道耳機(jī)音量控制寄存器(地址:0000011)

位D8D7D6D5D4D3D2D1D0功能RLSRZCRHV6RHV5RHV4RHV3RHV2RHV1RHV0默認(rèn)011111001Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)5）模擬音頻通道控制寄存器(地址:0000100)位D8D7D6D5D4D3D2D1D0功能STA2STA1STA0STEDACBYPINSELMICMMICB默認(rèn)000011010Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)STA[2:0]和STE

STESTA2STA1STA0ADDEDSIDETONE11XX0dB1000–6dB1001–3dB1010–12dB1011–18dB0XXXDisabledPart4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)6）數(shù)字音頻通道控制寄存器(地址:0000101)

位D8D7D6D5D4D3D2D1D0功能XXXXXDACMDEEMP1DEEMP0ADCHP默認(rèn)000000100Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)7）省電控制寄存器(地址:0000110)

位D8D7D6D5D4D3D2D1D0功能XOFFCLKOSCOUTDACADCMICLINE默認(rèn)值000000111Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)8）數(shù)字音頻接口格式寄存器(地址:0000111)

位D8D7D6D5D4D3D2D1D0功能XXMSLRSWAPLRPIWL1IWL0FOR1FOR0默認(rèn)值000000001Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)3）采樣率控制寄存器(地址:0001000)

位D8D7D6D5D4D3D2D1D0功能XCLKOUTCLKINSR3SR2SR1SR0BOSRUSB/Normal默認(rèn)000100000Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)10）數(shù)字接口激活寄存器(地址:0001001)

位D8D7D6D5D4D3D2D1D0功能XRESRESXXXXXACT默認(rèn)值000000000Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)11)復(fù)位寄存器(地址:0001111)

位D8D7D6D5D4D3D2D1D0功能RESRESRESRESRESRESRESRESRES默認(rèn)值000000000Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)2.內(nèi)部控制接口控制接口就是用來(lái)對(duì)設(shè)備寄存器進(jìn)行編程處理的?？刂平涌诰哂袃煞N工作方式：3線的SPI方式和2線的IIC方式。1）SPI模式

TLV320AIC23B的SPI模式控制時(shí)序鎖存數(shù)據(jù)位串行位時(shí)鐘串行數(shù)據(jù)輸入將數(shù)據(jù)字鎖存入AIC116控制地址位控制數(shù)據(jù)位Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)2）2線（I2C）模式(或?qū)憺镮IC或I2C)

圖3.67TLV320AIC23B的兩線模式控制時(shí)序數(shù)據(jù)傳送方向承認(rèn)數(shù)據(jù)傳送在2線模式中，數(shù)據(jù)傳送用SDIN作為串行數(shù)據(jù)輸入，SCLK作為串行時(shí)鐘。當(dāng)SCLK為高時(shí)SDIN的下降沿作為開(kāi)始。開(kāi)始之后的第7位決定總線上的那一個(gè)設(shè)備接收數(shù)據(jù)，R/W決定了數(shù)據(jù)的傳送方向。在第九個(gè)時(shí)鐘周期把SDIN置低，承認(rèn)數(shù)據(jù)傳送。在接下來(lái)的兩個(gè)8位塊實(shí)現(xiàn)控制。數(shù)據(jù)傳送完的結(jié)束條件是當(dāng)SCLK為高是SDIN引腳的一個(gè)上升沿的到來(lái)。NB[15:3]控制地址位；B[8:0]控制數(shù)據(jù)位串行數(shù)據(jù)輸入串行脈沖Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)3.模擬接口1）聲道輸入接口

圖3.68TLV320AIC23B的聲道輸入接口CD播放器Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)2）麥克風(fēng)輸入

TLV320AIC23B的麥克風(fēng)輸入接口Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)其他方式：3）聲道輸出4）耳機(jī)輸出5）模擬旁路方式6）側(cè)音插入

Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)4.數(shù)字音頻接口TLV320AIC23B支持4種音頻接口方式：RightjustifiedLeftjustifiedI2SmodeDSPmodePart4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)1）Right-Justified方式Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)

2）Left-Justified方式Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)3）I2S方式Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)4）DSP方式Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)4.4.3TLV320AIC23B的應(yīng)用TLV320AIC23B在DSP系統(tǒng)中的典型應(yīng)用如圖3.74所示。控制接口數(shù)據(jù)接口LINEOUTL->LOUTLINEOUTR->ROUTLINEINL->LLINEINLLINER->RLINEIN輸入輸出Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)4.串口通信電路設(shè)計(jì)McBSP通過(guò)6個(gè)引腳(BDX、BDR、BCLKX、BCLKR、BFSX和BFSR)與外設(shè)接口。1）MAX3111通用異步收發(fā)器MAX3111通用異步收發(fā)器是MAXIM公司為微處理器系統(tǒng)設(shè)計(jì)的通用異步收發(fā)器UART，包括振蕩器、可編程波特率發(fā)生器、可屏蔽的中斷源、8字節(jié)的接收FIFO緩沖器和兩個(gè)RS232電平轉(zhuǎn)換器。2）DSP與MAX3111的接口設(shè)計(jì)DSP與MAX3111聯(lián)接如圖所示Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)4.5Bootloader功能的實(shí)現(xiàn)3.5.1引導(dǎo)（Boot）順序及引導(dǎo)模式簡(jiǎn)介Bootloader”程序按照一定的順序檢查你選擇了哪種“加載模式”，TMS320C5403為例（不同型號(hào)的DSP其檢查順序是有一些區(qū)別的）說(shuō)明其檢查順序是：1）主機(jī)接口（HPI）模式2）串行EEPROM模式3）并行模式4）通過(guò)McBSP1的標(biāo)準(zhǔn)串口模式5）通過(guò)McBSP2的標(biāo)準(zhǔn)串口模式6）通過(guò)McBSP0的標(biāo)準(zhǔn)串口模式7）I/O模式Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)

TMS320C5403檢測(cè)順序Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)串行EEPROM引導(dǎo)模式的連接圖:Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)串行EEPROM引導(dǎo)模式的讀操作時(shí)序圖：Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)

標(biāo)準(zhǔn)串行引導(dǎo)模式的定時(shí)要求Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)I/O引導(dǎo)模式的握手協(xié)議Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)3.5.2引導(dǎo)（Boot）表格式

Bootloader16位引導(dǎo)表格式字內(nèi)容

1

10AAh(源程序的存儲(chǔ)器寬度是16位)

2寄存器設(shè)置值(適用于特定引導(dǎo)模式的)

.

.

.寄存器設(shè)置值

.入口點(diǎn)的XPC(其低7位作為A23–A16)

.入口點(diǎn)的PC(16位作為A15–A0)R第一段的塊大小R+1第一段的目的起始地址XPC值(7位)

.第一段的目的起始地址PC值(16位)

.源代碼第一段的第一個(gè)字

.源代碼第一段的最后一個(gè)字

.第二段的塊大小

.第二段的目的起始地址XPC值(7位)

.第二段的目的起始地址PC值(16位)

.源代碼第二段的第一個(gè)字

.

.

.源代碼第二段的最后一個(gè)字

.

.

.最后一段的塊大小

.最后一段的目的起始地址XPC值(7位)

.最后一段的目的起始地址PC值(16位)

.源代碼最后一段的第一個(gè)字

.

.

.源代碼最后一段的最后一個(gè)字n0000h—代表源程序結(jié)束Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)Bootloader8位引導(dǎo)表格式字節(jié)內(nèi)容

1MSB=08h（源程序的存儲(chǔ)器寬度為8位）

2LSB=0AAh

3設(shè)置寄存器的MSB（高字節(jié)）

4設(shè)置寄存器的LSB（低字節(jié)）

.

.

.設(shè)置寄存器的MSB

.設(shè)置寄存器的LSB

.入口點(diǎn)的XPC的MSB

.入口點(diǎn)的XPC的LSB(僅適用低7位)

2R–1入口點(diǎn)的PC的MSB

2R入口點(diǎn)的PC的LSBPart4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)

2R+1第一段的塊大小的MSB

2R+2第一段的塊大小的LSB

2R+3第一段的目的開(kāi)始地址的XPC的MSB

2R+4第一段的目的開(kāi)始地址的XPC的LSB(7位)

2R+5第一段的目的開(kāi)始地址的PC的MSB

2R+6第一段的目的開(kāi)始地址的PC的LSB

.源程序第一段第一個(gè)字的MSB

.

.

.源程序第一段最后一個(gè)字的LSB

.第二段的塊大小的MSB

.第二段的塊大小的LSB

.第二段的目的開(kāi)始地址的XPC的MSBPart4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)

.第二段的目的開(kāi)始地址的XPC的LSB(7位)

.第二段的目的開(kāi)始地址的PC的MSB

.第二段的目的開(kāi)始地址的PC的LSB

.源程序第二段第一個(gè)字的MSB

.

.

.源程序第二段最后一個(gè)字的LSB

.

.

.最后一段的塊大小的MSB

.最后一段的塊大小的LSBPart4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)

.最后一段的目的開(kāi)始地址的XPC的MSB

.最后一段的目的開(kāi)始地址的XPC的LSB(7位)

.最后一段的目的開(kāi)始地址的PC的MSB

.最后一段的目的開(kāi)始地址的PC的LSB

.源程序最后一段第一個(gè)字的MSB

.

.

.源程序最后一段最后一個(gè)字的LSB2n00h2n+100h表示源程序結(jié)束Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)4.5.3引導(dǎo)（Boot）表的生成利用這種工具生成引導(dǎo)表的步驟是：1.匯編（或編譯）程序代碼時(shí)使用“-v548”匯編選項(xiàng)2.鏈接文件3.格式轉(zhuǎn)換格式轉(zhuǎn)換有關(guān)的鏈接命令文件內(nèi)容如下：

myfile.out/*輸入COFF文件名

–e0300h/*入口點(diǎn)符號(hào). –a/*ASCIIhex輸出文件格式

–boot/*Bootload

輸入文件中的所有段

–bootorgSERIAL/*產(chǎn)生串行口引導(dǎo)表

–memwidth8/*EEPROM寬度是8位

–omyfile.hex/*輸出文件名Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)4.6C54x系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例4.6.1DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要步驟Part4TMS320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)依據(jù)此設(shè)計(jì)流程，一般包含以下幾個(gè)步驟：1.根據(jù)項(xiàng)目要求撰寫(xiě)項(xiàng)目任務(wù)書(shū)。任務(wù)書(shū)應(yīng)清晰地描述系統(tǒng)的功能和待完成的任務(wù)，描述的形式可采用各種方式，牢牢把握設(shè)計(jì)目標(biāo)。2.根據(jù)任務(wù)書(shū)定義系統(tǒng)性能指標(biāo)寫(xiě)出設(shè)計(jì)計(jì)劃書(shū)，并由任務(wù)書(shū)中的待實(shí)現(xiàn)功能轉(zhuǎn)換為DSP系統(tǒng)的性能指標(biāo)要求，然后進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)可用軟件模擬，也可用其他儀器實(shí)地進(jìn)行，以確定適合DSP的最佳算法。3.根據(jù)目標(biāo)要求確定對(duì)芯片的要求（如速度、精度、動(dòng)態(tài)范圍、體積以及價(jià)格、市場(chǎng)供貨、配套服務(wù)等）選擇DSP芯片和外圍器件。4.進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)、調(diào)試與開(kāi)發(fā)。一般都要借助于專用工具，對(duì)于硬件調(diào)試要采用硬件仿真器，軟件調(diào)試可采用軟件仿真環(huán)境如CCS即可。5.系統(tǒng)總裝與集成測(cè)試。