4)DSP硬件系统设计

11、片内存储器1）SRAM：共18k×16bit（M0、M1、L0、L1、H0）2）FLASH：128k×16bit，分为10个扇区，5@150MHz第三讲内容回顾2、外设寄存器空间1）外设帧0：支持16位或32位访问2）外设帧1：仅支持32位访问3）外设帧2：支持16位访问3、外部扩展接口（XINTF）1）分为5个独立的存储空间，提供3个片选信号；2）每个空间可独立配置建立、有效、跟踪周期。(75-2.78MHz)24.1DSP系统设计概述DSP原理及其应用技术DSP硬件系统设计4.2DSP最小系统设计4.4存储器接口设计4.3人机接口设计4.5实验系统简介34.1DSP系统设计概述1、总体方案设计5、程序固化2、硬件电路设计3、软件编程4、系统调试4DSP系统设计流程根据需求写出任务说明书根据任务书确定技术指标DSP芯片及外围芯片总体设计确定软硬件分工软件设计说明书硬件设计说明书软件编程与调试硬件设计（.sch/.pcb）系统集成硬件调试系统测试、样机完成、中试、产品测试与生产5硬件设计步骤确定硬件方案器件选型（查手册）原理图设计PCB图设计硬件调试（结合软件）系统分析系统综合6DSP开发系统组成DSPXDS510TMS320C281XCPUMEMORYPeri-pheralsSCANPORTPCDebuggerXDS510SoftwareJTAGXDS510SystemCCSIDEJTAG目标板1）硬件开发工具；2）软件开发工具；3）DSP目标板。7DSP开发系统组成CCSIDEJTAG目标板仿真器PC机8TIDSP开发工具软件开发工具:CCompilerAssembler/LinkerC-SourceDebugger:CodecomposerstudioSimulatorCodeComposerStudio™IDE硬件开发系统XDS510/560EVMF28xMCK28xDSK28xFlashprogrammingtools9DSP硬件开发工具TMS320的硬件开发工具，包括1）DSK（DevelopStarterKit）、2）EVM（EvaluateModule）；3）硬件仿真系统XDS-510/560。•XDS-510用于DSP硬件的开发仿真。同一般的单片机不同，XDS-510利用IEEE标准的JTAG接口，配合CCS软件完成对目标系统的调试和仿真。它的优点是不占用DSP的资源，真实时序，硬件通用等。•DSK提供基本的硬件平台，包括DSP、内存、A/D、D/A和标准并口，同时提供CCS软件，以及板上资源控制的示例程序。非常适合于学校教学使用，或者用于初学者参考设计。•EVM同样包括硬件平台和CCS软件平台。EVM提供了较完善的DSP开发平台，客户可以利用EVM的硬件平台测试DSP的算法，利用CCS软件编写和调试用户的程序，并且可以为客户的产品提供较好的参考设计.10XDS510仿真器并口型USB型ISA/PCI接口型仿真器与目标板连接TI公司的硬件仿真器具有标准ISA总线、PCI总线或者标准并口、USB接口。11TMS320F2812开发系统CCS软件安装：MinimumConfiguration233Mhz.orfasterPentiumorcompatible600MBoffreeharddiskspaceMicrosoftWindows98SE,2000,orXP64MBofRAMSVGA(640x480)colordisplayLocalCD-ROMDrive12TMS320F2812DSK板采用32位定点DSPTMS320F2812@150HMz，方便实现电机控制外扩SRAM，容量为64Kx16位（最大512K×16位）外扩RTC实时时钟+512×8位EEPROM外扩4通道、12位、0V～+5V量程的DAC输出1路标准RS232异步串口1路CAN进行收发驱动，符合CAN2.0协议2组电机控制接口13TMS320F2812评估板(EVM)应用：1）电机控制；2）DSP教学；3）嵌入式应用；4）智能仪表；5）机器人控制.JTAG12bit,4chsDACRTC＋512×8SRAM:64k×16USB2.02chsRS232/RS485/RS422TMS320F2812扩展总线14如何高效开始TIDSP的硬件开发根据应用领域选择TI推荐的DSP类型地址译码、IO扩展等用CPLD或者FPGA来做，将DSP的地址线、数据线、控制信号线都引进去有利于调试。参考选定的DSP之EVM板、DSK等原理图，完成DSP最小系统的搭建包括1）外扩内存空间；2）时钟和电源复位；3）各控制信号管脚的连接；4）JTAG接口的连接等;根据具体应用需要，选择外围电路的扩展1）一般如语音/视频、控制等领域均有成熟的电路可以从TI网站得到；2）外围电路与DSP的接口可参看EVM或DSK，以及所选外围电路芯片的典型接口设计原理图；3）最好外围电路芯片也选择TI的，这样的话硬件接口有现成原理图、很多连DSP与其接口的基本控制源码都有。154.2TMS320F2812最小系统76mm×100mmTMS320F2812晶体复位按钮JTAG输入：5V输出：3.3V1.8V电源芯片提示：DSP最小系统板只配置了最基本的硬件。164.2.1DSP芯片的信号控制总线：1）片选信号：XZCS0AND1n，XZCS2n，XZCS6AND7n2）读写信号：XWEn，XRDn，XR/Wn3）模式选择：XMP/MC4）DMA控制：HOLDn，HOLDAn5）时钟信号：X1/XCLKIN，X2，XCLKOUT，XPLLDISn6）复位与等待：XREADY，XRSn7）外部中断信号：XINT1，XINT2，XNMI_XINT138）JTAG仿真信号。F2812采用176脚的LQFP封装；所有信号与TTL电平和3.3VCMOS电平兼容；DSP芯片的信号分类如下：TMS320F2812174.2.1DSP芯片的信号外设信号1）ADC模块（23）2）事件管理器（2×18）3）SPI（4）4）SCI（2×2）5）McBSP（6）6）CAN（2）这些外设信号将在随后结合各个外设接口及其应用介绍。16位数据线：XD[0..15]19位地址线：XA[0..18]电源（3.3V/1.8V、GND，共41个引脚）18F2812芯片原理图194.2.2时钟电路石英晶体与晶体振荡器与F2812的典型电路NC1GND2CLKOUT3VCC4X130M3.3VR2730X1/XCLKINTMS320F2812U2X27776X1/XCLKINTMS320F2812U2X27776X130MC124pFC224pF晶体振荡器石英晶体无源的石英晶体没有电压的问题，而且价格较低。但需要用DSP片内的振荡器，信号质量略差。有源晶振不需要DSP的内部振荡器，信号质量好，连接方式相对简单。缺点是其信号电平是固定的，需要选择好合适输出电平，灵活性较差，而且价格高。204.2.3复位与电源电路TMS320F2812芯片的电源电压与工作电流（非低功耗模式）:VDDIO＝3.3V±5％，IDDIO＝15mAVDDA＝3.3V±5％，IDDA＝40mAVDD3VFL＝3.3V±5％，IDD3VF＝40mAVDD＝1.8V±5％，IDD＝195mADC/DCLDO开关电源5V24V~220V3.3V1.8V/XRSTPS73HD318LM2575-5电源与复位电路框图推荐的上电顺序214.2.3复位与电源电路1GND3/1EN41IN51IN62GND9/2EN102IN112IN12/1RESET281SENSE251OUT241OUT23/2RESET222SENSE192OUT182OUT17U9TPS73HD318C52100u/10V1.8V3.3VC5447u/10VC5547u/10VIN1FB4GND3ON/Off5OUT2U8LM257527VD10ZENER2L4330uHC510.1uF5VXRSn1234J8PowerVDDVDDIOGNDXRSnR410k3.3VTMS320F2812(CoreSupply)(I/OSupply)U2TPS73HD318:双输出LDO线性调压芯片两路固定电压输出：3.3V和1.8V；输入电压范围4～10V；每路输出电流可达750mA；复位脉冲持续时间200ms。1.06V类似芯片：TPS70151（500/250mA)224.2.3复位与电源电路1GND3/1EN41IN51IN62GND9/2EN102IN112IN12/1RESET281SENSE251OUT241OUT23/2RESET222SENSE192OUT182OUT17U9TPS73HD318C52100u/10V1.8V3.3VC5447u/10VC5547u/10VIN1FB4GND3ON/Off5OUT2U8LM257527VD10ZENER2L4330uHC510.1uF5VXRSn1234J8PowerVDDVDDIOGNDXRSnR410k3.3VTMS320F2812(CoreSupply)(I/OSupply)U2类似芯片：TPS70151（500/250mA)234.2.3复位与电源电路LDO(lowdropoutregulator)低压差调压电路框图244.2.3复位与电源电路LDO低压差调压电路框图254.2.3复位与电源电路LDO低压差调压电路框图264.2.3复位与电源电路LDO低压差调压电路框图274.2.3复位与电源电路LDO低压差调压电路框图284.2.3复位与电源电路LDO低压差调压电路框图294.2.3复位与电源电路304.2.3复位与电源电路314.2.4JTAG仿真接口DSP芯片上有专门用于仿真调试的信号引脚，用户只需按JTAG标准，在DSP目标板上作一接口（14芯双排插针），二者相连即可对DSP进行仿真调试。DSP仿真器与MCU仿真器相比优点有：①硬件时序即为目标系统硬件时序；②仿真器不占用DSP任何资源；③仿真接口与DSP引脚数和封装无关；④仿真接口与DSP主频无关；⑤仿真器硬件与DSP无关，不同系列DSP仿真器硬件相同，所不同的只是编译软件和调试软件，节省用户的开发投资。32JTAG仿真接口定义F2812支持符合IEEE1149.1标准的JTAG接口来实现对DSP运行过程的实时调试。JTAG接口信号描述14针JTAG仿真插头信号仿真器侧DSP侧信号描述TMSOI测试方式选择TDIOI测试数据输入（针对DSP）TDOIO测试数据输出（针对DSP）TCKOI测试时钟，由仿真器提供10.368MHz的时钟信号。TRSTOI测试复位EMU0II/O仿真引脚0EMU1II/O仿真引脚1PDIO检测信号。指示仿真器和DSP正确连接，目标系统已上电。TCK_RETOO测试时钟返回，通常接至TCK。33连接仿真器和目标板无缓冲方式DSP的JTAG仿真接口3.3或5V344.3人机接口输入设备：键盘，开关，鼠标…输出设备：显示器，指示灯，打印机…按键/按钮拨盘开关LED显示LCD显示35通用I/O接口使用发光二极管必须外接串连电阻，或由恒流源供电。在大多数场合，电流在2～25mA时，可获得足够的光输出。发光二极管可以串联使用，但各发光二极管不带限流电阻时，不能并联使用。正向导通电压：红色1.7～2.0V，橙色2.0V，绿色2.2V，黄色2.1V，蓝色和白色3.3～3.6V。R25430R26430D6D73.3VXMP/MCXPLLDISnLED2LED13.3VSW1SW212345678RP1210kR212.2kR222.2k12345678SW4SW1MCLKXASW2MCLKRALED1MFSRALED2MFSXA36独立式按键接口0x80004R1010KR1110KR1210KR1310K3.3VThree-statebuffe