《DSP原理及应用》课件 郑玉珍 机械工业出版社 第9章 串行通信接口
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《DSP应用技术》课件
DSP芯片的硬件资源
运算单元
DSP芯片包含多个运算单元，如加法器、乘法器、累加器等，以提 高运算能力。
存储器
DSP芯片具有各种类型的存储器，如程序存储器、数据存储器、缓 存等，以满足不同存储需求。
外设接口
DSP芯片通过外设接口与其他硬件设备进行通信，如串行通信接口、 并行通信接口等。
04
DSP开发工具与环 境
数字信号处理优势
数字信号处理具有精度高、稳定性好、易于实现等优点。
信号的采样与量化
采样
采样是把时间连续的模拟信号转换成时间离散、幅度连续的 信号。换句话说，采样是用每隔一定时间的信号样值序列， 代替原来在时间上连续的信号，也就是在时间上将模拟信号 离散化。
量化
量化是将幅度上连续取值（模拟量）的每一个样本转换为离 散值（数字量）表示，通常是用取样点的值（样值）近似以 其邻近的整数值表示。
总结词
编译器与汇编器是DSP开发中的重要工具，用于将高级语言编写的代码转换成DSP可执 行的机器码。
详细描述
编译器与汇编器是DSP开发中的重要工具，用于将高级语言编写的代码转换成DSP可执 行的机器码。编译器通常将高级语言代码转换成汇编语言代码，然后再由汇编器将其转
换成机器码。这些工具大大提高了DSP应用程序的开发效率。
高效性能
DSP技术具有高效性能，能够快速处理大量的数 据，提高信号处理的效率。
DSP技术的应用领域
通信领域
DSP技术在通信领域中广泛应用于信号调制 、解调、频谱分析等方面。
图像处理
DSP技术可以用于图像信号的处理，如图像 滤波、图像增强等。
音频处理
DSP技术可以用于音频信号的处理，如音频 压缩、音频特效等。
DSP原理与应用-课件
多处理器结构
本书的 封面
走信息路 读北邮书
1.2.2 与CPU、MCU、FPGA/CPLD的比较
与CPU、MCU、FPGA/CPLD的比较
尽管微处理器集成度很高，但仍需要较多的外围电路， 使得其性价比、体积、功耗都都比DSP大的多。 但单片机的控制接口种类比DSP多，适用于以控制为主 的模数混合设计，同时在成本上单片机的价格也低的 多。
（4）图形/图像处理：如三维图像变换、模式识别、
图像增强、动画、电子地图等。
（5）自动控制：如机器人控制、自动驾驶、发动机控
制、磁盘控制等。
本书的
封面
走信息路 读北邮书
2.1 TMS320C54x的硬件结构特性
2.1.1 TMS320C54X的硬件结构 2.1.2 TMS320C54X的主要特性
走信息路 读北邮书
1.2.1 DSP芯片的特点 1.2.2 与CPU、MCU、FPGA/CPLD的比较 1.2.3 DSP产品简介
走信息路 读北邮书
本书的 封面
1.1
数字信号处理概述
数字信号处理概述
DSP可以代表数字信号处理技术（Digital Signal Processing），也 可以代表数字信号处理器（Digital Signal Processor
走信息路 读北邮书
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2.1.2 TMS320C54x的主要特性
1
CPU
2
存储器
3 片内外设
4 指令系统
走信息路 读北邮书
本书的 封面
2.1.2
CPU
CPU
（1） 先进的多总线结构(1条程序总线、3条数据总线和4
条地址总线)。
（2） 40位算术逻辑运算单元(ALU)。包括1个40位桶形移
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1.2.2 与CPU、MCU、FPGA/CPLD的比较
与CPU、MCU、FPGA/CPLD的比较
尽管微处理器集成度很高，但仍需要较多的外围电路， 使得其性价比、体积、功耗都都比DSP大的多。 但单片机的控制接口种类比DSP多，适用于以控制为主 的模数混合设计，同时在成本上单片机的价格也低的 多。
（4）图形/图像处理：如三维图像变换、模式识别、
图像增强、动画、电子地图等。
（5）自动控制：如机器人控制、自动驾驶、发动机控
制、磁盘控制等。
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2.1 TMS320C54x的硬件结构特性
2.1.1 TMS320C54X的硬件结构 2.1.2 TMS320C54X的主要特性
走信息路 读北邮书
1.2.1 DSP芯片的特点 1.2.2 与CPU、MCU、FPGA/CPLD的比较 1.2.3 DSP产品简介
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1.1
数字信号处理概述
数字信号处理概述
DSP可以代表数字信号处理技术（Digital Signal Processing），也 可以代表数字信号处理器（Digital Signal Processor
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2.1.2 TMS320C54x的主要特性
1
CPU
2
存储器
3 片内外设
4 指令系统
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2.1.2
CPU
CPU
（1） 先进的多总线结构(1条程序总线、3条数据总线和4
条地址总线)。
（2） 40位算术逻辑运算单元(ALU)。包括1个40位桶形移
《DSP技术及应用》PPT课件
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一、主要的DSP芯片种类
1．TI公司的DSP芯片
TI公司常用的DSP芯片可以归纳为三大系列： （ 1 ） TMS320C2000 系 列 ， 称 为 DSP 控 制 器 ， 集 成了flash存储器、高速A/D转换器以及可靠的CAN 模块及数字马达控制的外围模块，适用于三相电动 机、变频器等高速实时工控产品等需要数字化的控 制领域。 （ 2 ） TMS320C5000 系 列 ， 这 是 16 位 定 点 DSP 。 主要用于通信领域，如IP电话机和IP电话网关、数 字式助听器、便携式声音/数据/视频产品、调制解 调器、手机和移动电话基站、语音服务器、数字无 线202电1/6/1、0 小型办公室和家庭办公室的语音和数据系统33 。
工作频率 内 存 容 量 位 长 （ 8 位 /16 位 /32 位） 接口方式（串行/并行）、 工 作 电 压 （ 5V/3.3V 或 其 他 ） 。
2021/6/10
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器件的选型原则
逻辑控制
2021/6/10
先 确 定 所 用 器 件 ， 如 PLD 、 EPLD或FPGA；
再根据自己的特长和公司芯片 的特点决定采用哪家公司的哪一 系列产品；
1.总体方案设计 DSP应用
DSP系统设计前：
定义系统性能指标
•明确设计任务 •给出设计任务书
选择DSP芯片
功能描述准确
软件编程
硬件设计
功能描述清楚 描述的方式
软件调试
硬件调试
人工语言
系统集成
流程图 算法描述
系统调试
•将2021设/6/10计任务书转化为量化的技术指标。 12
技术指标的确定
系统采样 频率
13系统采样频率信号频率最复杂的算法所需最大时间对实时程度的要求ram的容量数量及程序的长短1632位定点浮点运算系统所要求的精度输入输出端口要求计算控制选定dsp芯片型号16源程序汇编器汇编目标文件链接器连接调试器调试代码转换c语言汇编语言混合语言代码写入eeprom可执行文件软件仺真17性能指标工期成本等dsp芯片adda内存电源逻辑控制通信人机接口总线等18根据是用于控制还是计算目的选择
第9章 串行通信
15/115
D0
复位值
00H
SMOD 位为串行口波特率选择位。当用软件使SMOD=1时（如使用
MOV PCON, #80H或MOV 87H, #80H），则使方式1，方式2，方式3的波 特率加倍。SMOD=0时，各工作方式的波特率不加倍。复位时，SMOD=0。
（3）串行收发寄存器 SBUF（字节地址99H，没有位寻址） 在所有的串行方式中，在写SBUF信号的控制下，将其数据装入移 位寄存器，前面8位为数据字节，其最低位就是移位寄存器的移位输出 位。根据不同的工作方式会将“1”或TB8的值装入移位寄存器的第九 位，并进行发送。 当一个字符接收完毕，移位寄存器中的数据字节装入串行接收数 据缓冲器SBUF中，其第九位则装入SCON寄存器的RB8位。如果SM2使得 已接收的数据无效，则RB8位和SBUF缓冲器中的内容不变。 发送缓冲器只能写入不能读出，而接收缓冲器只能读出，不能写 入。因而两个缓冲器可共有一个地址号（99H）。
可启动串行口的接收器RXD，开始接收数据。用软件复位（REN=0）时，为禁 止接收状态。 进行置位或清零。例如可用作数据的奇偶校验位，或在多机通信中表示是地 址帧/数据帧标志位（TB8=1/0）。
TB8：在方式2和方式3时，它是要发生的第九个数据位，按需要由软件 RB8：在方式2和方式3时，它是接收到的第九位数据，作为奇偶位或地
5:08:04
版权所有。
单片机原理及应用
3/115
9.1.1 并行通信与串行通信
通信的基本方式可分为并行通信和串行通信两种。并行通信， 是指数据的各位同时进行传送的方式。其特点是传输速度快，但当 距离较远，位数又多时导致了通信线路复杂且成本高。串行通信， 是指数据一位一位的顺序传送的通信方式。其特点是通信线路简单， 只要一对传输线就可以实现通信，从而大大的降低了成本，特别适 用于远距离通信，但传送速度慢。
DSP第09讲
串行口简介
各种芯片的串行口资源情况如下
串行口：组成与工作原理
2.串行口的组成与工作原理 标准串口是一个高速全双工的串行接口 , 提供 串行设备之间的直接通信。如果 C54x 上有多 个标准串口，则它们的特性完全相同，但彼此 独立工作。 每个标准串口最高能以 1/4CLKOUT 的速率进 行通信。标准串口发送和接收数据是双缓冲的， 且独立地由外部可屏蔽的中断信号控制。数据 的帧结构可以按字节或者字进行收发。
串行口控制寄存器
TXM位：发送方式。 该位用来设置同步发送帧同步脉冲FSX的来源。 TXM=0，FSX设置成输入，由外部提供时钟帧 同步信号。发送时数据时， 发送器等待FSX引 脚提供的同步脉冲。 TXM=1，FSX设置成输出，每次发送数据起 始时，由片内产生一个同步脉冲。 注意：FSR引脚总是配置成输入。
串行口：缓冲串行口
4.缓冲串行口 缓冲串口(BSP)是一个增强型的标准串口， 它由一个全双工双缓冲串口和一个自动 缓冲单元 (ABU) 组成。由于其中的串行 口与标准串口的功能相同 , 因此在标准模 式下 , 缓冲串口的操作与标准串口的工作 方式是一样的。
缓冲串行口
芯片内部有一块2K字的专用存储区用于数 据发送和存储的缓冲区。 在自动缓冲模式下，BSP使用ABU内嵌式 的地址产生器，串口和缓冲区之间可以直接进 行数据传输，缓冲区的起始地址和容量是软件 编程控制的。 ABU可以使得在没有 CPU 控制的情况下 直接对缓冲区进行读写，从而串口收发数据的 开销降至最低，能以CLKOUT的速率全速传 输数据。
串行口控制寄存器
RSRFULL位：接收移位寄存器满。 RSRFULL=1时, 表示接收移位寄存器RSR 已满。 在字符组传送方式 (FSM=1, 每次传送要有一个 帧同步脉冲)下，下列三个条件同时发生，将 使 RSRFULL 变成有效 (RSRFULL=1), 即 上一次从RSR传到DRR的数据还没有读取 RSR 己满 一个帧同步脉冲己出现在FSR端
dsp芯片的原理与开发应用课件
DSP芯片的原理与开发应用课件1. 什么是DSP芯片DSP芯片（Digital Signal Processing Chip）是一种专门用于数字信号处理的集成电路芯片。
它具有强大的计算能力和高速处理速度，广泛应用于音频信号处理、图像处理、通信系统、雷达信号处理等领域。
2. DSP芯片的工作原理DSP芯片通过高效的算法和硬件加速器，对输入的数字信号进行采样、压缩、编码、滤波、频谱分析、解调、解码等处理，得到所需的输出信号。
其工作原理大致如下：1.信号采样：DSP芯片将输入的连续模拟信号通过采样电路转换为离散数字信号。
2.数字信号处理：DSP芯片使用内置的运算器和指令集，对采样到的数字信号进行各种算法处理，如滤波、频域变换、时域变换等。
3.运算加速：为了提高处理速度，DSP芯片通常配备专门的硬件加速器，如DSP协处理器、FPGA等，来协助完成复杂的计算任务。
4.输出处理：处理后的数字信号经过解码、解调等步骤后，再通过解调电路将其还原为模拟信号，输出到外部设备或其他系统中。
3. DSP芯片的开发应用3.1 音频信号处理DSP芯片在音频领域的应用非常广泛，可以用于音频编解码、音效处理、语音识别等。
通过采用各种数字算法，DSP芯片可以实现高质量音频信号处理和实时音效增强，提升用户体验。
在音频编解码方面，DSP芯片支持各种音频格式的解码和编码，如MP3、AAC、WAV等。
通过对音频信号进行压缩和解压缩，可以有效减小音频文件的大小，提高存储和传输效率。
3.2 图像处理DSP芯片在图像处理领域的应用日益重要。
利用DSP芯片的高速计算能力和并行处理能力，可以实现图像的滤波、边缘检测、图像增强、图像压缩等功能。
图像处理算法包括傅里叶变换、离散余弦变换、边缘检测、图像分割等。
这些算法可以在DSP芯片上进行高效的实现，帮助用户快速获得满足各种图像处理需求的结果。
3.3 通信系统DSP芯片在通信系统中起到了关键作用。
通信系统中需要对信号进行调制、解调、滤波、编解码等处理。
DSP原理与应用-课件
第5章 CCS集成开发软件
第6章 TMS320C54x片内外设
本书的 封面
走走信信息息路路 读读北北邮邮书书
《 DSP原理与应用》课件
第1章 绪论
第2章 TMS320C54x硬件系统
第3章 TMS320C54x指令系5统.1 CCS主要功能 5.2 CCS的安装和设置
第4章 TMS320C54x的软件5开.3发CCS的使用
《 DSP原理与应用》课件
第1章 绪论 第2章 TMS320C54x硬件系统 第3章 TMS320C54x指令系统 第4章 TMS320C54x的软件开发
第5章 CCS集成开发软件 第6章 TMS320C54x片内外设
走走信信息息路路 读读北北邮邮书书
本书本的书的 封面封面
《 DSP原理与应用》课件
1.2.1 DSP芯片的特点 1.2.2 与CPU、MCU、FPGA/CPLD的比较 1.2.3 DSP产品简介
走信息路 读北邮书
本书的 封面
1.1
数字信号处理概述
数字信号处理概述
DSP可以代表数字信号处理技术（Digital Signal Processing），也 可以代表数字信号处理器（Digital Signal Processor
第1章 绪论
第2章 TMS320C54x硬件系统
1.1 数字信号处理概述 1.2 可编程DSP芯片 1.3 DSP芯片的发展及应用
第3章 TMS320C54x指令系统 第4章 TMS320C54x的软件开发 第5章 CCS集成开发软件
第6章 TMS320C54x片内外设
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走走信信息息路路 读读北北邮邮书书
FPGA/CPLD进行各种数字信号处理混合功能实现就不如 DSP，进行复杂运算如解方程或浮点数据处理也不行
第6章 TMS320C54x片内外设
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《 DSP原理与应用》课件
第1章 绪论
第2章 TMS320C54x硬件系统
第3章 TMS320C54x指令系5统.1 CCS主要功能 5.2 CCS的安装和设置
第4章 TMS320C54x的软件5开.3发CCS的使用
《 DSP原理与应用》课件
第1章 绪论 第2章 TMS320C54x硬件系统 第3章 TMS320C54x指令系统 第4章 TMS320C54x的软件开发
第5章 CCS集成开发软件 第6章 TMS320C54x片内外设
走走信信息息路路 读读北北邮邮书书
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《 DSP原理与应用》课件
1.2.1 DSP芯片的特点 1.2.2 与CPU、MCU、FPGA/CPLD的比较 1.2.3 DSP产品简介
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1.1
数字信号处理概述
数字信号处理概述
DSP可以代表数字信号处理技术（Digital Signal Processing），也 可以代表数字信号处理器（Digital Signal Processor
第1章 绪论
第2章 TMS320C54x硬件系统
1.1 数字信号处理概述 1.2 可编程DSP芯片 1.3 DSP芯片的发展及应用
第3章 TMS320C54x指令系统 第4章 TMS320C54x的软件开发 第5章 CCS集成开发软件
第6章 TMS320C54x片内外设
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走走信信息息路路 读读北北邮邮书书
FPGA/CPLD进行各种数字信号处理混合功能实现就不如 DSP，进行复杂运算如解方程或浮点数据处理也不行
dsp技术原理及应用教程
可编辑ppt
11
如机载空-空导弹，内装有红外探测仪和相应的DSP处 理部分，完成目标的自动锁定与跟踪，战斗机上的目 视瞄准器和步兵头盔式微光仪，需要DSP完成图像滤 波与增强，智能化目标的搜索、捕获。
（10）自动控制：机器人控制，磁盘控制，自动驾驶， 声控，发动机控制等。
（11）医疗仪器：助听，诊断工具，超声仪，CT，核 磁共振。
（12）家用电器：数字电话，数字电视，音乐合成，
音调控制，玩具与游戏，高保真音响，数字收音机、
数字电视等。
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12
（13）汽车： 防滑刹车，引擎控制，伺服控制，振动 分析，安全气囊的控制器，视像地图等。一辆现代 的高级轿车上，有30多处电子控制设备上用到了DSP 技术。
（14）多媒体个人数字化产品：数码相机，MP3，掌上 电脑，电子辞典，数码录音笔，数码复读机等。
可编辑ppt
3
由于DSP具有：
（1）丰富的硬件资源、（2）改进的并行结构、（3） 高速的数据处理能力和功能强大的指令系统，
已成为世界半导体产业中紧随微处理器与微控制器 （单片机）之后的又一个热点
在通信、航空、航天、机器人、工业自动化、自动控 制、网络及家电 广泛的应用。
1.2 DSP技术的发展及现状
例如，TI公司的TMS320VC5416，内核工作电压只有 1.5V，有的DSP设置了多种节能等待状态。
低电压和低功耗已成为DSP的重要技术指标之一。
可编辑ppt
7
在DSP芯片向着高性能、高速、低功耗方向发展 的同时，数字信号处理理论也在不断地发展。
(1)自适应滤波、卡尔曼滤波、同态滤波等理论 逐步成熟和应用，以及各种快速算法。
许多公司在提高单片性能的同时，在结构上为多处 理器的并行应用提供方便。
《DSP原理与应用》课件
DSP与模拟信号处理的比较
原始信号
模拟信号处理基于连续信号，数字信号处理基于离散信号。
处理方式
数字信号处理能够使用计算机技术来高效地实现复杂的处理算法。
系统复杂度
数字信号处理系统通常比模拟信号处理系统更加复杂，但可以实现更高的处理精度。
数字信号处理中的时间和频率分析
时间域分析
时间域分析用于了解信号随时间变化的规律，以便 更好地理解信号。
DSP在音频信号处理中的应用
音频数字信号处理
音频数字信号处理可以提高音质，混响消除，消回声降噪等方面都可以运用。
立体声
DSP在立体声方面可以实现环绕音效、模拟融合等处理。
语音识别
DSP技术在语音识别中发挥着极其重要的作用。
DSP在视频信号处理中的应用
视频编解码
DSP在视频编解码方面可以提高压缩速度和压缩比；
数字滤波器分为有限脉冲响应（FIR）和无限脉 冲响应（IIR）两种类型。
数字滤波器的特点
数字滤波器可以实现各种复杂滤波算法，具有 高精度和处理速度快等特点。
FIR与IIR数字滤波器的比较
FIR数字滤波器
FIR数字滤波器具有线性相位、相对稳定的稳态性能，但计算复杂度通常较高。
IIR数字滤波器
IIR数字滤波器具有更低的计算复杂度，但是在一些特殊情况下可能会出现不稳定性。
先进芯片技术
先进芯片技术是DSP未来发展的必要条件，新的芯片 技术必将会为DSP的智能化、小型化开辟新的道路。
人工智能
随着人工智能的发展，DSP将有更广泛的应用场景， 如机器人、自动驾驶等领域。
DSP在智能控制领域的应用前景
自动控制
在自动控制领域，DSP可以用于传感器数据采集、处理、控制回路与调节等方面。
dsp原理及应用课件ppt演示文稿
并行存储和并行加载的算术指令。
条件存储指令。 从中断快速返回指令。
第五页，共52页。
在片外围电路（如图2-1所示） 软件可编程等待状态发生器。 可编程分区转换逻辑电路。 带有内部振荡器。 外部总线关断控制，以断开外部的数据总线、地
址总线和控制信号。 数据总线具有总线保持器特性。 可编程定时器。并行主机接口（HPl）。
第六页，共52页。
电源 可用IDLEl、IDLE2和IDLE3指令控制功耗，以工
作在省电方式。 可以控制关断CLKOUT输出信号。
第七页，共52页。
在片仿真接口 具 有 符 合 IEEEll49.1 标 准 的 在 片 仿 真 接 口
（JTAG）。 速度 单周期定点指令的执行时间为25/20/15/12.5/10-
第三十三页，共52页。
15～13
12 11 10 9
ARP
TC C OV OV
AB
8～0 DP
图2-9 状态寄存器ST0位结构
第三十四页，共52页。
表2-2 状态寄存器ST0
第三十五页，共52页。
15 14 13 12 11 10 9
8
7
6
5 4～
0
BR CP XF HM INT 0 OV SX C16 FR CM AS
1 3FFFH 1 4000H
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外部
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外部
2 0000H
2 3FFFH 2 4000H
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外部
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外部
... F 0000H
... F 3FFFH
... F 4000H
Page15: 低16K 外部
条件存储指令。 从中断快速返回指令。
第五页，共52页。
在片外围电路（如图2-1所示） 软件可编程等待状态发生器。 可编程分区转换逻辑电路。 带有内部振荡器。 外部总线关断控制，以断开外部的数据总线、地
址总线和控制信号。 数据总线具有总线保持器特性。 可编程定时器。并行主机接口（HPl）。
第六页，共52页。
电源 可用IDLEl、IDLE2和IDLE3指令控制功耗，以工
作在省电方式。 可以控制关断CLKOUT输出信号。
第七页，共52页。
在片仿真接口 具 有 符 合 IEEEll49.1 标 准 的 在 片 仿 真 接 口
（JTAG）。 速度 单周期定点指令的执行时间为25/20/15/12.5/10-
第三十三页，共52页。
15～13
12 11 10 9
ARP
TC C OV OV
AB
8～0 DP
图2-9 状态寄存器ST0位结构
第三十四页，共52页。
表2-2 状态寄存器ST0
第三十五页，共52页。
15 14 13 12 11 10 9
8
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BR CP XF HM INT 0 OV SX C16 FR CM AS
1 3FFFH 1 4000H
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外部
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外部
... F 0000H
... F 3FFFH
... F 4000H
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DSP原理与应用DSP系统设计PPT课件
3.3V 3A
EN PG
可调 5A
EN PG
3.3V 5A
EN PG
第14页/共56页
电源
电源器件选型：常用器件（2）
开关电源控制器：
➢ 双路输出
TPS56300： 5V 1.3V～3.3V（可设置） 取决于MOS 管
TPS5602： 管
5V 可调节
取决于MOS
➢ 单路输出
TPS56100： 5V 1.3～2.6V（可设置） 管
优点：
➢ 电路简单 ➢ 占地小 ➢ 频率范围宽：1Hz～400MHz ➢ 驱动能力强：可提供多个器件使用
缺点：
➢ 成本较高 ➢ 频率生产时已确定，多个独立的时钟需
要多个晶振
注意：
➢ 使用时要注意时钟信号电平，一般为5V 或3.3V，要求1.8V电平的时钟不能选用， 如VC5401、VC5402、VC5409和F281x
TI DSP更提供多种灵活的时钟选项：
➢ 片内／片外振荡器 ➢ 片内PLL ➢ PLL分频／倍频系数可由硬件／软件配置
不同的DSP时钟可配置的能力可能不同，使用前应参考各自的数据 手册
第24页/共56页
时钟
时钟电路：晶体
优点：
➢ 电路简单：只需晶体＋2个电容 ➢ 价格便宜，占地小 ➢ 时钟信号电平自然满足要求
UART（RS232、RS422/RS485） CAN总线 USB ……
DSP系统需要的电源种类 数字电源和模拟电源 电源滤波 电源对PCB布局的影响 供电方案及器件选型 上电次序 电源监视与系统监视 电源电路实例
电源
第4页/共56页
电源
给TI DSP供电
核
I/O
电源 电源