1引言
DSP由于运算速度快,具有可编程特性及接口灵活的特点,使得它在电子产品的研制中,发挥着越来越大的作用。采用DSP器件来实现数字信号处理系统更是成了当前的发展趋势。如何以最短的开发周期,开发出适于自己应用的高性能低成本的DSP板,己经成为广大DSP工程技术人员共同关心的问题。
DSP最小系统板硬件设计是本文的主要任务。在介绍TMS320F2812基本特点的基础上,运用DSP技术和硬件电路设计知识进行了DSP最小系统设计,包括电源设计、复位电路设计、时钟电路设计、外扩存储器设计、JTAG接口设计等,为实现基本的程序演示,还增加了外部中断,基本输入输出、以及异步串行通信模块。
本文使用Altium Designer Summer 09设计电路板,绘制电路原理图,并对最小系统的高速PCB板进行了设计。
最后,以自行设计的高速 DSP板为硬件平台,使用CCS3.3软件,编写测试程序。经过多次软硬件调试和测试,验证了DSP最小系统板卡能正常运行,能满足基本信号处理的要求。
2硬件设计
2.1电源设计
在F2812中对上电顺序有严格的要求,而普通的线性稳压芯片达不到要求,所以本文采用了专门的电源管理芯片TPS767D318。TPS767D318为双通道输出的可控电源转换芯片,可以通过控制使能端从而控制电压的输出顺序。TPS767D318的具体硬件设计如图1所示,F2812的供电电压为3.3V和1.8V,上电顺序先后为3.3V、1.8V。设计的基本思想是,先使能3.3V输出,然后利用场效应管BSS138驱动1.8V电的使能端,是芯片产生1.8V电压,从而实现上电顺序的控制。其中的+5V电压为外部电源提供。
图1 TPS767D318设计原理图
2.2时钟电路和复位电路设计
时钟电路是时序逻辑电路最基本的组成部分,须要为其提供时钟源,F2812才能正常工作,F2812内部有倍频的PLL电路,在此我们使能锁相环,并且为了提高系统的抗干扰能力,本文使用30M有源晶振为系统提供时钟信号,通过PLL倍频至150MHz,外部有源时钟电路如图2所示。
通常DSP正常工作时还需要一个复位电路,本文不采用按键复位,而是采用更高可靠性的复位芯片IMP809L,当外部供电电压下降至2.7V时,系统就会产生复位,复位电路如图3所示。
图2 时钟电路 图3 复位电路
2.3外扩SRAM设计
添加SRAM是为了增加系统的存储空间,在F2812中内部存储空间很小,许多程序要求有较大的存储空间,所以应在电气平台中添加SRAM。F2812中为用户提供了众多外部存储空间,最多可扩展1M*16b的存储空间。
SRAM为静态随机存储器,一般由存储矩阵、地址译码器和读写控制电路组成。本文采用IS61LV12816 SRAM, IS61LV12816有16根数据总线和17根地址总线,最大存储空间为128K*16b。
在F2812Z中,可用的外部存储空间为Zone0、Zone1、Zone2、Zone6,其中Zone0、Zone1共用一个片选信号线(44脚),Zone2的片选信号是(88脚),Zone6的片选信号是(133脚),本文将Zone2分配给SRAM,在硬件设计上,将(88脚)连接到IS61LV12816的片选信号()上,同时将DSP的读使能信号线和写使能信号线分别接到IS61LV12816的读、写使能信号线上,实现对IS61LV12816的读写控制。DSP可选配置为微计算机模式或者微处理器模式,IS61LV12816设计电路如图4所示。
图4 IS61LV12816设计原理图
2.4JTAG接口电路设计
为方便程序的调试和下载,须要一个JTAG接口,如图5所示。在程序调试时,须要配合CCS编译环境以及XD510/XD560仿真器配合使用。
图5 JTAG接口电路
2.5RS-232(串口)设计
串行通信接口(SCI)是一个采用发送、接收双线制的异步串行通信接口,即通常所说的UART口,它支持16级的接收发送FIFO,从而降低了串口通信时CPU 的开销。SCI模块支持CPU和其它使用非归零制(NRZ)的外围设备之间的数字通信。在不使用FIFO的情况下,SCI接收器和发送器采用双级缓冲模式,此时SCI接收器和发送器都有独立的使能和中断位,它们可以被设置成独立操作或者同时进行全双工通信模式。
在F2812中有两路串行通信接口(SCI口),本文将SCIB口设计成RS-232口,主要测试与上位机进行通信的功能,电平转换芯片采用美信公司的MAX3232。与上位机通信的接口采用通用的串口DB9,串口通信电路如图6所示。
图6 RS-232硬件设计电路图
2.6GPIO(流水灯)设计
为测试通用输入输出,本文设计了流水灯电路,首先是一个灯亮、灭,然后两个灯亮、灭,如此,灯的数目依次增加,直到8个灯全部点亮,最终灭灯。如图7所示。
图7 流水灯设计电路图
2.7外部中断设计
为测试外部中断,本文设计了按键形式的外部中断源,使用F2812 XINT1中断引脚,如图6所示。
图8 外部中断
3软件(测试程序)设计
在程序测试部分本文实现这样的功能,将上位机与F2812通过串口相连,上位机可以利用串口调试助手发送数据给F2812,当F2812接收到的数据为‘a’时,开启流水灯;每按一次按键,F2812向上位机发送一个数据‘s’,利用串口调试助手可以看到接收的数据,并且关闭流水灯。
3.1系统设置总程序
4 结束语
本文是在学习了DSP及其在控制中的应用课程之后,对F2812最小系统的设计,根据以往的经验对系统进行了定时、中断、GPIO以及串行通信的测试,今后会在DSP的学习和设计中不断努力,不断总结。
完整的Word格式文档51黑下载地址: