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当前位置:首页 > 行业资料 > 酒店餐饮 > 第3章-TMS320F281x的硬件设计0313.
C281xBlockDiagram32x32bitMultiplierSectoredFlash128K×16bA(18-0)D(15-0)ProgramBusDataBusRAM18K×16bBootROM4K×16b2232-bitAuxiliaryRegisters332bitTimersRealtimeJTAGCPURegisterBusR-M-WAtomicALUPIEInterruptManager323232EventManagerAEventManagerB12-bitADCWatchdogMcBSPCAN2.0BSCI-ASCI-BSPIGPIO片内外设L0,L1:4K×16bH0:8K×16bMO,M1:1K×16b3个32位定时器T0,T1,T2外部中断扩展模块,支持96个中断,只使用45个2个事件管理器其中的PWM单元,用于电机控制16通道,分辨率为12位的模数转换模块作用是防止程序跑飞或进入死循环,多通道缓冲串行接口增强型局域网络串行通信接口串行外围接口通用并行接口支持片上调试功能3.1如何保证X2812系统的正常工作3.2常用硬件电路的设计3.3D/A电路的设计以及波形发生器的实现DSP系统总体设计框图系统需求说明书定义技术指标选择DSP芯片及外围芯片软件设计说明书硬件设计说明书软件编程与测试硬件电路与调试系统集成系统测试,样机、中试与产品明确设计目的,要达到功能1.采样频率2.算法用时3.实时性4.存储容量5.数据处理方法6.对I/O需求1.DSP芯片型号2.A/D、D/A、RAM、FLASH的性能指标总体功能设计、软硬件分工软硬件结合形成样机,调试硬件设计概述DSP系统的硬件设计又称为目标板设计,是在考虑算法需求、成本、体积和功耗核算的基础上完成的,一个典型的DSP目标板主要包括:DSP芯片及DSP基本系统程序和数据存储器数/模和模/数转换器模拟控制与处理电路各种控制口和通信口电源处理电路和同步电路输入信号处理A/DD/ADSP输出信号处理输入输出存储器通讯及人机接口硬件设计概述一个典型的DSP目标板结构如下图。系统硬件设计过程:第一步:确定硬件实现方案;在考虑系统性能指标、工期、成本、算法需求、体积和功耗核算等因素的基础上,选择系统的最优硬件实现方案,画出硬件系统框图。第二步:器件的选择;一个DSP硬件系统除了DSP芯片外,还包括ADC、DAC、存储器、电源、逻辑控制、通信、人机接口、总线等基本部件。硬件设计概述确定硬件方案器件选型原理图设计PCB图设计硬件调试系统硬件设计过程:确定硬件方案器件选型原理图设计PCB图设计硬件调试第三步:原理图设计;①模拟数字混合电路的设计②存储器的设计③通信接口的设计④电源和时钟电路的设计⑤控制电路的设计,包括状态控制、同步控制等。第一步:确定硬件实现方案;第二步:器件的选择;硬件设计概述系统硬件设计过程:第三步:原理图设计;PCB图的设计要求设计人员既要熟悉系统的工作原理,还要清楚布线工艺和系统结构设计。第一步:确定硬件实现方案;第二步:器件的选择;第四步:PCB设计;第五步:硬件调试;硬件设计概述确定硬件方案器件选型原理图设计PCB图设计硬件调试3.1如何保证X2812系统的正常工作TMS320X2812芯片对电源要求很敏感,电源达不到工作电压或者操作不对,都有可能导致X2812不能正常工作。为了保证X2812系统能正常工作,必须注意一下几点:•在每次上电之前,一定要检查电源跟地是否相通。大量的实验表明,常常可能由于锡渣或者其他的一些不起眼的小原因导致电路板上电源和地直接连接一起,如果在上电之前没有检查清楚,那么上电之后只有一种结果,电源跟地相接,板子直接报废,等待的是更大的麻烦。所以,切记每次上电之前一定要检查。3.1如何保证X2812系统的正常工作②电源芯片产生的电压要稳定在3.3V和1.9V。电源芯片上电容的不匹配,有可以能导致电源芯片里面的振荡电路工作一段时间后不再振荡,或者振荡频率所对应的不是所要求输出的电压值。为解决这一问题,在设计电源时除了需要考虑电源的散热问题之外,还要考虑电容匹配问题。计算之后多次测量,取最佳值。平时内核电压为1.8V,主频为135MHz3.1如何保证X2812系统的正常工作电源芯片上尽管很多开发板厂家号称自己的开发板仿真器支持热插拔,但是事实并非如此。大量实验说明,带电停止或运行仿真器都有可能造成运行环境的死机。所以要按照正常的步骤来操作。④复位电路的设计错误也会导致系统不能正常运行。3.2常用硬件电路设计3.2.1TMS320X2812最小系统设计所谓最小系统都是由主控芯片,例如这里的DSP芯片,加上一些电容、电阻等外围器件构成,其能够独立运行,实现最基本的功能,但无外围应用电路。DSP最小系统一般包括:DSP芯片、电源电路、复位和时钟电路、JTAG仿真接口、存储器接口、外设接口。DSP电源电路复位电路时钟电路存储器JTAG接口3.2常用硬件电路设计3.2.2电源电路的设计为使得TMS320F2812最小系统工作,在设计时要考虑其工作所需要的电压。首先要确定DSP控制板上所有的器件工作需要的电源种类。CPU内核电压:1.8VFLASH编程电压:3.3VI/O口电压:3.3V获得这些电源的途径有哪些?采用TI或其他公司提供的电源芯片,稳定输出3.3V和1.8V电压;或者自己设计开关电源,为控制板供电。3.2常用硬件系统的设计3.2.2电源电路的设计DSP芯片采用的供电方式,主要取决于应用系统中提供什么样的电源。在实际中,大部分数字系统所使用的电源可工作于5V或3.3V,因此有两种产生芯片电源电压的方案。第一种方案:5V电源通过两个电压调节器,分别产生3.3V和1.8V电压。电压调节器1电压调节器2DVDD(3.3V)CVDD(1.8V)5V第二种方案:电压调节器DVDD(3.3V)CVDD(1.8V)3.3V使用一个电压调节器,产生1.8V电压,而DVDD直接取自3.3V电源。3.2常用硬件系统的设计3.2.2电源电路的设计TMS320F2812对电源很敏感,所以推荐选择电压精度比较高的电源芯片TPS767D301和TPS767D318。TPS767D301芯片输入电压为+5V,芯片起振正常工作后,能够产生3.3V和1.8V两种电压,供DSP芯片使用。220VAC/5VDC市电220VTPS767D301控制板电源系统设计思路区别?3.2常用硬件系统的设计3.2.2电源电路的设计NC引脚,往往接地+5V电压接入28和22是复位引脚1.8V3.3VTPS767D318与DSP连接图DSP采用双电源供电供电时序的问题?3.2常用硬件系统的设计3.2.2电源电路的设计TPS767D301引脚结构图分压,sense引脚电压1.18314V数字地退耦电容,防止电压变化;旁路电容,滤高频信号3.2常用硬件系统的设计3.2.2电源电路的设计模拟电源与数字电源、模拟地与数字地之间通过电感或磁珠进行隔离。3.2常用硬件系统的设计模拟地和数字地为什么要分开?数字地是数字电路部分的公共基准端,即数字电压信号的基准端;模拟地是模拟电路部分的公共基准端,模拟信号的电压基准端(零电位点)。只要是地,最终都要接到一起,然后入大地。如果不接在一起就是“浮地”,存在压差,容易积累电荷,造成静电。地是参考0电位,所有电压都是参考地得出的,地的标准要一致,故各种地应短接在一起。如果把模拟地和数字地大面积直接相连,会导致互相干扰。(谐波、噪声干扰模拟信号指标)3.2.2电源电路的设计3.2常用硬件系统的设计模拟地和数字地为什么要分开?解决办法:单点接地。1)用磁珠连接;2)用电容连接;3)用电感连接;4)用0欧姆电阻连接。混合信号的电路中,在这种电路中为了减小数字部分和模拟部分的相互干扰,他们的电源地线都是分开布的,但在电源的入口点又需要连在一起,一般是通过0欧姆电阻连接的,这样既达到了数字地和模拟地间无电压差,又利用了0欧姆电阻的寄生电感滤除了数字部分对模拟部分的干扰。3.2.2电源电路的设计高频上电阻的模型往往还带着电容和电感,虽然导线在分部参数上也是有分布电容电感的,但是效果没有0欧姆电阻明显。3.2常用硬件系统的设计3.2.3TMS320F2812芯片本身的设计3.2常用硬件系统的设计3.2.3TMS320F2812芯片本身的设计内核的数字电源1.8vI/O口的数字电源3.3vADC采样有关引脚ADC的模拟电源模拟地、ADC的数字电源数字地、I/O的模拟电源和模拟地Flash电源3.3v3.2常用硬件系统的设计16根数据总线19根地址总线跟读写操作有关的一些控制信号外设引脚,包括PWM、捕获、中断等3.2常用硬件系统的设计3.2.3TMS320F2812芯片本身的设计内核和数字I/O口的地时钟引脚复位信号JTAG上拉;若低电平PLL不能倍频3.3V10K时钟电路的设计时钟电路用来为DSP芯片提供时钟信号,由一个内部振荡器和一个锁相环PLL组成,可通过芯片内部的晶体振荡器或外部的时钟电路驱动。1.时钟信号的产生F2812时钟信号的产生有两种方法:使用外部时钟源;使用芯片内部的振荡器。3.2常用硬件系统的设计3.2.3TMS320F2812芯片本身的设计3.2常用硬件系统的设计3.2.3TMS320F2812芯片本身的设计1.时钟信号的产生(1)使用外部时钟源将外部时钟信号直接加到DSP芯片的X1/CLKIN引脚,而X2引脚悬空。外部时钟源可以采用频率稳定的晶体振荡器,具有使用方便,价格便宜,因而得到广泛应用。时钟电路的设计(2)使用芯片内部的振荡器在芯片的X2和X1/CLKIN引脚之间接入一个晶体,用于启动内部振荡器。时钟电路的设计3.2常用硬件系统的设计2.锁相环PLL锁相环PLL具有频率放大和时钟信号提纯的作用,利用PLL的锁定特性可以对时钟频率进行锁定,为芯片提供高稳定频率的时钟信号。锁相环还可以对外部时钟频率进行倍频,使外部时钟源的频率低于CPU的机器周期,以降低因高速开关时钟所引起的高频噪声。时钟电路的设计3.2常用硬件系统的设计3.2.3TMS320F2812芯片本身的设计3.2常用硬件系统的设计3.2.4复位电路的设计DSP2812是低电平复位,电源芯片TPS767D301自身能够产生复位信号,此复位信号可以直接供DSP芯片使用。硬件复位有以下几种方法:上电复位手动复位自动复位1.上电复位电路上电复位电路是利用RC电路的延迟特性来产生复位所需要的低电平时间。由RC电路和施密特触发器组成。上电瞬间,由于电容C上的电压不能突变,使RS仍为低电平,芯片处于复位状态,同时通过电阻R对电容C进行充电,充电时间常数由R和C的乘积确定。TMS320F28xRS11CRVCC74HC143.2常用硬件系统的设计3.2.4复位电路的设计3.2常用硬件系统的设计3.2.4复位电路的设计2.手动复位电路手动复位电路是通过上电或按钮两种方式对芯片进行复位。当按钮闭合时,电容C通过按钮和R1进行放电,使电容C上的电压降为0;当按钮断开时,电容C的充电过程与上电复位相同,从而实现手动复位。TMS320F28xRSCRVCCR13.自动复位电路由于实际的DSP系统需要较高频率的时钟信号,在运行过程中极容易发生干扰现象,严重时可能会造成系统死机,导致系统无法正常工作。为了解决这种问题,除了在软件设计中加入一些保护措施外,硬件设计还必须做出相应的处理。目前,最有效的硬件保护措施是采用具有监视功能的自动复位电路,俗称“看门狗”电路。3.2常用硬件系统的设计3.2.4复位电路的设计自动复位电路除了具有上电复位功能外,还能监视系统运行。当系统发生故障或死机时可通过该电路对系统进行自动复位。基本原理:是通过电路提供的监视线来监视系统运行。当系统正常运行时,在规定的时间内给监视线提供一个变化的高低电平信号,若在规定的时间内这个信号不发生变化,自动复位电路就认为系统运行不正常,并对系统进行复位。3.自动复位电路3.2常用硬件系统的设计3.2.4复位电路
本文标题:第3章-TMS320F281x的硬件设计0313.
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